Uncovering Small RNA-Mediated Responses to Phosphate Deficiency in Arabidopsis by Deep Sequencing

我們實驗室之前証實微型核醣核酸399 (microRNA399, miR399) 經由調控PHO2 (泛素接合酵素, ubiquitin-conjugating E2 enzyme 24) 的表現來調控植物無機磷 (inorganic phosphate, Pi) 的體內平衡 (homeostasis)。本實驗我們利用高速大量基因定序 (high-throughput sequencing) 方式，定序不同磷肥狀態下的阿拉伯芥小型核醣核酸 (small RNAs)，以期更進一步找出其他受磷肥調控的微型核醣核酸或小型核醣核酸。從磷肥充足及缺乏的根部及葉部組織中，大約有三百五十萬條的序列組成60~120萬不同的序列標籤 (sequence tags) 可對應於阿拉伯芥的基因組。缺乏磷肥時，誘導增加miR156、miR399、miR778、miR827及miR2111的表現，但抑制miR169、miR395及miR398的表現。除此，我們更進一步發現在不同營養元素缺乏時，這群微型核醣核酸彼此間可能有相互的影響作用。除了微型核醣核酸以外，我們也找到一個起源於LTR逆轉位子 (LTR retrotransposon) 的小型核醣核酸在缺乏磷肥時專一性的表現，且其生合成需要切割酵素(Dicer-like 1, DCL1)。此外，我們觀察到一群藉由特定轉運核糖核酸 (tRNA) 切割所產生出的19個核苷酸的小型核醣核酸大量累積在缺乏磷肥的根部。我們更進一步觀察到小型干擾核醣核酸 (trans-acting siRNAs)-TAS4在缺乏磷肥時增加表現，並揭露一個透過miR828、TAS4-siR81(-)對PAP1/MYB75及花青素累積的自我調節機制。另外，大量的miR399*在缺乏磷肥時累積，且miR399*也像miR399一樣可跨過嫁接接合部進行運送，說明miR399*可能具有生理功能。這個研究提供了小型核醣核酸對磷肥反應的詳細表現圖譜及增加我們對於小型核醣核酸調控體內磷肥平衡的瞭解。
邱子珍

Hsieh L-C, Lin S-I, Shih AC-C, Chen J-W, Lin W-Y, Tseng C-Y, Li W-H, Chiou T-J (2009) Uncovering Small RNA-Mediated Responses to Phosphate Deficiency in Arabidopsis by Deep Sequencing Plant Physiol, 151:2120-32