人才强校张万军课题组在提高柳枝稷生物量和品质性状方面取得了新进展

提高生物量和质量(消化率)是牧草育种领域的一个重要研究方向。微小核糖核酸(miRNA)是一种非编码小核糖核酸，通过调节其靶基因的丰度，在植物生长发育中发挥重要的生物学功能。研究表明，miR396-GRF模块在控制植物组织或器官的大小方面起着重要作用。调节miR396或其目的基因GRF的表达水平可能是改善植物农艺性状的有效策略，而GRF家族的不同成员具有功能冗余和一定的特异性。本研究的主要内容是阐明miR396-GRF途径如何调控C4柳枝稷的生物量和品质。

本研究发现，过量表达miR396显著降低柳枝稷的株高和细胞壁g木质素单体含量。柳枝稷中鉴定出19个PvGRF1，PvGRF3和PvGRF9在茎中高表达。PvGRF1/3/9的活性通过分别在PvGRF1、3和9基因的miR396靶位点过量表达同义突变基因rPvGRF1、3和9，以及通过过量表达PvGRF1/3/9- SRDX而被抑制。发现pvgrf1和PvGRF9对提高株高和g木质素单体含量起主要作用。在miR396过表达的植物中PvGRF9的过表达可以补充miR396过表达植物的缺陷表型。此外，PvGRF9的表达会影响miR396等GRF基因的表达，干扰赤霉素和生长素的生物合成和信号转导，以及细胞壁木质素、葡萄糖和木聚糖生物合成途径中相关基因的表达，从而系统调控柳枝稷的株高和细胞壁生物合成。酶消化法对转基因材料生产和应用价值的综合评价表明，过量表达rPvGRF9的单株产糖量最高。本研究阐明了miR396-PvGRF9途径在调控柳枝稷生物量产量和品质中的重要作用，为提高植物生物量和品质提供了新的分子工具。

中国农业大学刘艳容博士是本文的第一作者，张万军副教授是通讯作者。北京农林科学院副研究员李大勇、北京农学院副研究员杨锐、美国克莱姆森大学教授罗红参与了部分研究。该研究项目得到了国家863计划(2012AA101801)和中国农业大学动物科学与技术学院青年人才研究计划(2016002)的资助。