近日，華南農業大學林學與風景園林學院、亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室吳藹民教授團隊在New Phytologist（IF2020 8.512）上線上發表了題為MicroRNAs play important roles in regulating rapid growth of the Phyllostachys edulis culm internode的研究論文。該論文報導了毛竹MicroRNAs、靶基因及內源激素（生長素、赤黴素、細胞分裂素等）訊號調控其單個節間生長發育的分子機制（文章線上網址：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.17542）。
華南農業大學博士生王凱利為該論文第一作者。吳藹民教授和浙江農林大學宋麗麗教授為該論文共同通訊作者。浙江農林大學林新春教授、浙江省農科院張恒木研究員、華南農業大學園藝學院夏瑞教授參與了部分工作。本文得到了國家自然科學基金、廣州市重點專案的支持。
竹子是全球重要的非木材森林資源，也是世界上組織時間生長速度最快、笋材等多用途植物。在春季竹笋拔節生長期，竹稈最快一天可生長1.2—1.5米，因而是研究速生的優良植物資料。竹稈具有多個不同莖節，竹稈拔節生長是由於多個節間的擴展、伸長完成。因而其拔節生長具有不同步、分時段、多部位同時生長的特點。現時，對於單個毛竹節間生長的報導較少，尤其是microRNA與毛竹節間生長的關係還沒有非常清楚的研究。
研究者對竹細胞的多個節間進行了分析、明確了第二天最有潜力生長最快的節間。通過切片分析了節間的伸長受細胞分裂和伸長的影響。在毛竹的整個生長期，竹稈由下而上順序發育，細胞核數量逐漸减少而細胞長度逐漸加大。在本研究檢測了毛竹生長過程中的一個節間內基部和上部的microRNAs、靶基因的變化以及四部分節間的激素分佈的狀況。同時揭示了下游靶基因轉錄本的積累隨上游microRNA的變化而變化，進而影響細胞的生長過程。
毛竹中單個快速生長節間和細胞形態圖
竹單個節間的下部細胞排列緊密，細胞細小。在節間內自下而上細胞逐漸增大，細胞長度逐漸新增，細胞數則逐漸减少。在節間下部具有較高的生長素、細胞分裂素和赤黴素，而在上部脫落酸的含量相對較高。處於速生階段的毛竹節間下部細胞主要經歷細胞分裂，上部節間細胞主要經歷細胞伸長和細胞壁增厚。MicroRNA在不同節間區域的功能不同。在節間下部它們抑制或降解其靶基因，包括轉錄因數和其他生長素，細胞分裂素和赤黴素基因，這些基因主要與細胞增殖和細胞分裂有關。在上部節間中，microRNA靶向與NAC、脫落酸等途徑有關的基因，它們參與細胞伸長和細胞壁增厚。
在半纖維素研究領域，吳藹民教授團隊今年在Plant Biotechnology Journal上發表題目為Mutagenesis of UDP-xylose epimerase and xylan arabinosyl-transferase decreases arabinose content and improves saccharification of rice straw（文章線上網址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13552）的文章，通過基因編輯改變水稻秸稈半纖維素木聚糖的側鏈阿拉伯糖修飾，提高水稻秸稈的生物質利用效率，碩士研究生陳辰是論文的第一作者；在Carbohydrate Ploymers上發表題目為Characterization of hemicellulose in Cassava（Manihot esculenta Crantz）stem during xylogenesis（文章線上網址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861721004252？via%3Dihub）的文章，明確了木薯木質化行程中半纖維素的結構，碩士研究生楊豪强是該論文的第一作者；在Renewable and Sustainable Energy Reviews上發表題目為Cell wall hemicellulose for sustainable industrial utilization（文章線上網址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032121002872）的綜述文章，分析了半纖維素在工業資料中的應用；在GCB-Bioenergy上發表了Marginal lands for bioenergy in China:an outlook in status，potential and management（文章線上網址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcbb.12770）的綜述文章，分析了能源植物在邊際土地上的種植情况，博士後Mirza Faisal Qaseem是後面兩篇綜述論文的第一作者。此外與廣西大學馮家勳教授合作在Journal of Cleaner Production上發表了A combination of mild chemical pre-treatment and enzymatic hydrolysis efficiently produces xylooligosaccharides from sugarcane bagasse（文章線上網址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S095965262100192X）的文章，介紹了利用預處理和酶解共同提高甘蔗木糖得率的研究及資料結構變化；與浙江農林大學林新春教授合作在Horticulture Research上發表題目為The SOC1-like gene BoMADS50 is associated with the flowering of Bambusa oldhamii（文章線上網址：https://www.nature.com/articles/s41438-021-00557-4）的文章，分析毛竹開花調控的機理。（文圖/林風學院王凱利陳辰）
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