近日，國際植物學TOP期刊《Plant Biotechnology Journal》（IF： 7.443， 植物學一區(qū)）發(fā)表北京林業(yè)大學林木分子育種創(chuàng)新團隊研究成果，題目是“Osmotic stress-responsive promoter upstream transcripts (PROMPTs) act as carriers of MYB transcription factors to induce the expression of target genes in Populus simonii”。該論文闡述了新型非編碼RNA的轉錄調控作用，引起國際同行的廣泛關注。
精準的轉錄調控是植物維持生長發(fā)育以及應對外界環(huán)境因子刺激的最重要生存手段。目前已經建立起了比較完善的編碼蛋白基因的調控網絡，基因-基因之間的相互作用機制也逐漸清晰，對于指導人們了解植物生長發(fā)育以及逆境脅迫響應過程中的分子調控機制具有重要意義。
然而，在基因組轉錄產物中，編碼蛋白的基因僅占1~2%，其余98%以上的轉錄產物由非編碼RNA組成。由于非編碼RNA的生物合成來源復雜，多種類型的非編碼RNA形成機制以及如何行使轉錄調控等科學問題尚未得到系統(tǒng)解析。
為此，張德強教授團隊在楊樹中發(fā)現(xiàn)了一種在基因上游區(qū)域轉錄的一種新型長鏈非編碼RNA—PROMPTs。通過對其結構特征和表達分析表明PROMPTs是一類二級結構穩(wěn)定并且對逆境脅迫敏感的轉錄調控分子。共表達分析建立了由PROMPTs參與的5個獨立共表達網絡。其中干旱脅迫響應上調共表達網絡核心節(jié)點NM1（PROMPT_1281）在楊樹自然群體中存在兩個結構穩(wěn)定的優(yōu)勢單倍型，兩者具有相似的二級結構但是表達模式迥異。聯(lián)合利用類水滑石納米顆粒轉化技術對其二級結構調控功能進行了解析，結果顯示PROMPT_1281不存在與基因組相互作用的結構，推測其在接受調控信號后形成一個表達濃度梯度，通過與MYB轉錄因子的結合，在空間上梯度影響擁有相同順式作用元件的共表達基因。
該研究首次系統(tǒng)地闡明了PROMPTs二級結構的轉錄調控作用，為全面解析非編碼RNA的轉錄調控機制提供了一個嶄新視角，揭示了長鏈非編碼RNA對于系統(tǒng)構建植物逆境脅迫響應轉錄調控網絡的重要意義。
北京林木分子設計育種高精尖中心青年研究員、生物學院副教授宋躍朋是該論文的第一作者，博士生軒安然、卜琛皞參與了該研究的具體實驗工作。該研究受到十三五國家重點研發(fā)課題(No. 2016YFD0600102)和國家自然科學基金項目(No. 31400553 和 31770707)的資助。
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