microRNA分子的缺失促进了水稻的产量

新石器时代祖先消费的野生稻与今天吃的驯化大米有很大不同。虽然目前尚不清楚人类何时开始种植水稻，但长江流域最古老的稻田 - 可追溯到公元前4000年。在其长期栽培历史中，具有降低产量或阻碍收获(例如，谷物粉碎)的性状的水稻植物被淘汰，而具有增加产量的性状的水稻(例如，高度分枝的开花结构)被选择和繁殖。虽然由此产生的水稻植物是为世界上大部分人口提供食物的超级生产者，但它们依赖于人类的援助，无法承受恶劣的环境条件。

科学家可以通过比较栽培稻植物的基因与野生稻亲属的基因来研究水稻驯化过程中发生的一些变化的遗传基础。使用这种方法，已经鉴定和研究了在驯化期间改变的几个关键基因，例如影响谷物破碎的那些基因。这些基因中的大多数编码与其他基因结合并调节其活性的转录因子。

由PV Shivaprasad博士领导的印度塔塔基础研究所国家生物科学中心的一组研究人员想知道另一种分子调节因子microRNAs是否也有助于水稻的驯化。微小RNA通过与基因的RNA拷贝结合来调节特定的靶基因，并与其他分子一起阻断它们的活性或将它们切成微小的片段。在特殊情况下，产生的RNA片段会触发沉默级联反应，从而关闭与初始靶基因相似的基因活性。

研究人员比较了高产籼稻品系的microRNA种群与野生稻和几种传统水稻品种的microRNA种群。一种microRNA种类脱颖而出：miR397在野生稻的旗叶中积累到高水平，但在分析的其他植物中几乎检测不到。科学家们发现，miR397通过沉默级联沉默了漆酶基因家族的几个成员。漆酶基因，其中水稻基因组中有30个，编码促进木质组织形成的蛋白质，从而提供机械强度。通过沉默这些基因的一部分，miR397大大减少了木质组织的形成。此外，当科学家在驯化水稻中转基因表达编码miR397的基因时，所得到的植物与野生稻植物的相似性高于驯化的植物，具有长而细长的茎; 狭窄的短叶; 开花结构很少; 几乎没有任何米粒。实际上，该团队通过提高单个microRNA种类的水平来部分去除水稻。

这些发现引发了一些有趣的问题。如果通过增加miR397水平沉默几个漆酶基因会对产量产生负面影响，那么上调同一组漆酶基因的表达会促进谷物生产吗?此外，还会降低野生稻植物中miR397的水平，从而解除对漆酶基因的抑制，提高产量，同时保留允许野生植物在恶劣环境中茁壮成长的特性?“miR397和漆酶基因与预测与水稻产量有关的未知基因组区域重叠。修改它们在野生物种和栽培稻中的表达将有助于提高产量和其他有益特性。我们希望我们的发现促进未来的研究，以确定与植物驯化相关的其他变化，带头进一步改善作物的未来，“Shivaprasad博士表示。