拟南芥核糖体小RNA的生物合成及其调控机制研究

Widespread eukaryotic small RNA is mainly consisted of miRNA and siRNA. Recent studies in fungus and worm found that small RNAs derived from rRNA (risiRNA) accumulated in some mutants or under certain stresses. The primary researches showed they might have multiple biological functions and depends on the known small RNA pathway. In plants, however, because these siRNAs were recognized as debris of rRNA degradation and had no biological functions in early studies, the function, biogenesis, and mechanism of risiRNAs are still unknown. Our group has obtained a mutant in which vast amount of risiRNAs accumulated in an Arabidopsis mutant screening. Here I plan to study on the characteristics, function, and mechanism of risiRNAs in plants using biochemistry, genetics, and high-throughput sequencing. This project will determine the features of risiRNAs, discover their biogenesis pathway and conditions, and finally reveal their biological functions. This project can not only shed light on the plant risiRNAs, but also put forward future studies on other non-canonical small RNAs.

小RNA是真核生物体内广泛存在的一类特殊的RNA分子，主要类型有miRNA与siRNA等。近年来线虫与真菌中的研究发现在某些基因突变或者胁迫处理下细胞内会产生一类来自核糖体RNA的小RNA（risiRNA）。初步研究结果表明它们具有多种生物学功能，且产生依赖于已知的小RNA通路。而植物中目前对于risiRNA生物学功能、合成通路与作用机理的了解仍是空白。本课题组在前期的拟南芥突变体筛选中获得了一个在细胞中大量积累risiRNA的突变体，申请人计划在此基础上利用生物化学、遗传学以及高通量测序等手段，开展对risiRNA的特征、功能与作用机理的探索，阐明植物中risiRNA的特征与性质，揭示其生物合成机制，探索拟南芥产生risiRNA的条件，并最终解释其生物学功能。本项目对植物risiRNA的研究，不仅可以填补目前对植物risiRNA认知的空白，还可推动植物中其它非主要类型小RNA的相关研究。

小RNA是真核生物体内广泛存在的一类特殊的RNA分子，主要类型有miRNA与siRNA等。近年来线虫与真菌中的研究发现在某些基因突变或者胁迫处理下细胞内会产生一类来自核糖体RNA的小RNA(risiRNA)。初步研究结果表明它们具有多种生物学功能，且产生依赖于已知的小RNA通路。而植物中目前对于risiRNA生物学功能、合成通路与作用机理的了解仍是空白。本课题组在前期的拟南芥突变体筛选中获得了一个在细胞中大量积累risiRNA的突变体，在此基础上综合利用生物化学、遗传学以及高通量测序等手段，开展了对risiRNA的特征、功能与作用机理的探索，阐明了植物中risiRNA的特征与性质，揭示了生物合成机制依赖于次级小RNA通路，并发现其具有抗旱的生物学功能。本项目还积极探索了植物产生risiRNA的条件，并发现其抗旱功能在植物中保守。本项目对植物risiRNA的研究，不仅填补了目前对植物risiRNA认知的空白，还提出了risiRNA用于农业的可能性。