植物非編碼RNA及其在甜菜中的應(yīng)用研究

李任任，呂春華，於麗華 ，耿貴

（1.黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，哈爾濱150080；2.黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院，哈爾濱150080）

0 引言

非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）[1]指不具備編碼蛋白質(zhì)功能的RNA，包括微小RNA（miRNA）、小干擾RNA（siRNA）、小核RNA（snRNA）、小核仁RNA（snoRNA）、長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）和環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）等[2]。這些RNA不翻譯成蛋白而直接發(fā)揮催化和調(diào)控功能，在RNA水平上就能行使各自的生物學(xué)功能，在生物體的多種生理生化過程中發(fā)揮著重要作用。最近幾十年，關(guān)于作物非編碼RNA的研究已成為育種學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)問題，解析非編碼RNA的調(diào)控原理，克隆相關(guān)性狀并設(shè)計(jì)高產(chǎn)高效的新型抗性品種已成為解決糧食問題的一個(gè)新的方向。

甜菜（Beta vulgaris L.）屬藜科多年生的溫帶作物，是世界上第二大糖料作物，世界上有30%的糖來源于甜菜[3]。甜菜廣泛分布在我國的東北、西北和華北地區(qū)，其根部主要用來制糖，莖和葉可做動(dòng)物飼料，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4]。目前關(guān)于甜菜方面的研究主要集中在其生理和分子方面，關(guān)于甜菜非編碼RNA方面的研究報(bào)道比較少，除了最近發(fā)現(xiàn)的可能影響甜菜春化機(jī)制的lncRNA外，大部分集中在miRNA參與甜菜抗逆方面，其他類型非編碼RNA的研究幾乎處于空白階段。因此，對(duì)于研究者來說，發(fā)現(xiàn)和解析甜菜非編碼RNA的產(chǎn)生方式、作用機(jī)理以及生物學(xué)功能等特征，對(duì)甜菜品種的遺傳改良、產(chǎn)糖量和產(chǎn)糖率的提高、抗逆性的增強(qiáng)等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 植物非編碼RNA

1.1 miRNA

miRNA是在真核生物中分布廣泛的一類單鏈小分子RNA，內(nèi)生且不具備編碼蛋白質(zhì)功能。其長(zhǎng)度為21～23個(gè)堿基，雖然體積很小，但是卻是參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的關(guān)鍵因子[5]，其能夠在轉(zhuǎn)錄后水平對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行負(fù)調(diào)控。近些年其調(diào)控機(jī)制已經(jīng)研究得較為清楚，大部分植物miRNA利用AGO1蛋白剪切靶mRNA上的磷酸二脂鍵，最終導(dǎo)致靶mRNA的降解[6]；還有一部分是借助于不完全配對(duì)來抑制靶mRNA的翻譯，但多見于動(dòng)物[7]。另外有報(bào)道發(fā)現(xiàn)miRNA還能夠在轉(zhuǎn)錄水平上通過誘導(dǎo)靶標(biāo)基因位點(diǎn)甲基化來沉默靶標(biāo)基因的表達(dá)[8]。

第一次發(fā)現(xiàn)miRNA（lin-4、let-7）是在秀麗隱桿線蟲中，這是首次在動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)miRNA[9]。而十幾年后，才在擬南芥中發(fā)現(xiàn)植物的miRNA[10]，之后多種模式植物的miRNA陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，比如玉米、水稻、大豆等[11]。諸多證據(jù)表明，miRNA在轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平上發(fā)揮著重要作用，特別是在植物的形態(tài)發(fā)育調(diào)節(jié)以及抗逆調(diào)節(jié)等方面，廣泛參與植物的各種生命過程[12]。在擬南芥中已發(fā)現(xiàn)多種miRNA調(diào)控其形態(tài)的發(fā)育，如miR319（mir-JAW）基因能控制葉片形態(tài)，當(dāng)其表達(dá)過量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致葉片外緣鋸齒化及偏上生長(zhǎng)[13]。另外，miR156、miR165和miR166等除了在模式植物擬南芥中參與葉片生長(zhǎng)調(diào)節(jié)外，在玉米、小麥等[14]植物中同樣具有重要作用，如miR156/166通過靶標(biāo)HD-ZIP基因控制葉片的發(fā)育極性[15]。越來越多的研究證據(jù)表明miRNA在植物發(fā)育時(shí)序的轉(zhuǎn)變中具有重要的調(diào)控作用，如miR156可作為一個(gè)分子標(biāo)記去判斷植物發(fā)育階段[16]，miR156和miR172通過調(diào)控不同SPLs表達(dá)情況，從而促進(jìn)擬南芥從營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)變[17]。

在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中，miRNA通過影響信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的一些關(guān)鍵因子，調(diào)控植物體內(nèi)的代謝平衡，從而影響植物特定器官的形成和發(fā)育。例如miR475/476通過作用于植物的PPR靶標(biāo)，從而參與調(diào)控頂端分生組織細(xì)胞的不對(duì)稱分裂和細(xì)胞的線性伸長(zhǎng)[18]；miR159作用于轉(zhuǎn)錄因子MYB，調(diào)控天冬氨酸和天冬氨酰的合成以及花瓣的向上卷曲等功能[19-20]；在甜葉菊中首次識(shí)別到與甜菊糖苷（Steviol glycosides，SGs）生物合成途徑有關(guān)的miRNAs，并發(fā)現(xiàn)其在不同組織中的表達(dá)不同，可通過控制miRNAs的表達(dá)來提高甜葉菊的產(chǎn)質(zhì)量[21]。miRNA還能調(diào)控植物激素，同時(shí)也會(huì)受到不同激素的調(diào)控，而參與到多種生命過程中，如miR160、miR167、miR393調(diào)控生長(zhǎng)素響應(yīng)因子或生長(zhǎng)素受體[22-23]，而miR159通過調(diào)控多種激素對(duì)細(xì)胞的命運(yùn)起決定作用[24]。研究發(fā)現(xiàn)，與動(dòng)物miRNA相比，植物miRNA更具有保守性，這更有利于依據(jù)生物信息學(xué)及高通量測(cè)序等方法進(jìn)一步對(duì)其靶基因進(jìn)行預(yù)測(cè)，另外，多數(shù)miRNAs具有較高的組織特異性和時(shí)空表達(dá)特異性[25]。植物多倍化不僅能夠保持植物有穩(wěn)定的基因組，還能夠隨環(huán)境的變化分化出新的基因，以保證物種的延續(xù)。研究發(fā)現(xiàn)miRNA能參與影響植物多倍化，如在不同倍性的甘蔗品種[26]中，其miRNA表達(dá)具有特異性，推測(cè)甘蔗倍性可能與miRNA的表達(dá)有關(guān)。

在多種植物中發(fā)現(xiàn)miRNA能調(diào)控植物響應(yīng)生物及非生物脅迫。如Zhao等[27]對(duì)芍藥不同抗性品種中差異表達(dá)的miRNA鑒定發(fā)現(xiàn)miR5254、miR6450a和miR3897-3p參與芍藥對(duì)葡萄孢菌感染的響應(yīng)。miRNA還被證實(shí)能夠干擾昆蟲的正常發(fā)育，有助于對(duì)抗植物害蟲。例如利用miRNA深度測(cè)序技術(shù)，在斑點(diǎn)翅目昆蟲中鑒定了127個(gè)保守miRNA，其中的11種能夠影響幼蟲的發(fā)育[28]，另外，Sex-miR-10-1a、SexmiR-4924和Sex-miR-9分別在幼蟲期差異表達(dá)，具體機(jī)制還有待于進(jìn)一步的研究。非生物脅迫包括鹽脅迫、旱澇脅迫、溫度脅迫、營(yíng)養(yǎng)脅迫等，植物能夠通過一定程度的上調(diào)或下調(diào)miRNA的表達(dá)來適應(yīng)這些脅迫。在植物中適量鹽分能夠促進(jìn)生長(zhǎng)，而高鹽則嚴(yán)重抑制生長(zhǎng)[29]，在擬南芥中發(fā)現(xiàn)，高鹽下miR397表達(dá)量上調(diào)，而其靶基因CKB3的表達(dá)顯著下調(diào)，同時(shí)，在耐鹽品種中miR397過量表達(dá)而在敏感品種中表達(dá)量較低，即miR397參與擬南芥的鹽度應(yīng)答調(diào)節(jié)[30]。干旱制約著世界上大部分地區(qū)的農(nóng)作物產(chǎn)量，不同植物在生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)階段可能受到不同miRNA的調(diào)控[31]。在水稻等植物中發(fā)現(xiàn)miRNA169的靶標(biāo)GmNFYA3在干旱脅迫下表達(dá)上調(diào)，即miRNA169能夠參與植物的抗旱脅迫。在甜高粱中發(fā)現(xiàn)5個(gè)miRNA169同系物[32]，分別為sbi-MIR169c、sbi-MIR169d、sbi-MIR169.p2、sbi-MIR169.p6和sbi-MIR169.p7，它們可能參與抗旱性甜高粱的不同生命過程，對(duì)未來培育抗旱甜高粱品種具有非常重要的作用。在擬南芥中發(fā)現(xiàn)，植物激素ABA的誘導(dǎo)也與干旱脅迫有關(guān)，即有多種因素共同參與著miRNA對(duì)植物的調(diào)控[33]。低溫會(huì)嚴(yán)重抑制植物的生長(zhǎng)，甚至?xí)?dǎo)致植物大量死亡，響應(yīng)低溫的miRNA主要通過間接作用于一些轉(zhuǎn)錄因子或直接作用于靶基因的方式響應(yīng)低溫脅迫，如miR156/165、miR167/168、miR393/394/395等。在低溫下對(duì)不同植物（如水稻和擬南芥）中miR168的表達(dá)情況研究發(fā)現(xiàn)[12]，水稻中miR168表達(dá)量下調(diào)而擬南芥中卻是相反的上調(diào)趨勢(shì)，可能miRNA在低溫脅迫下的調(diào)控方式較為復(fù)雜，在不同植物中表現(xiàn)不同。miRNA還可參與植物營(yíng)養(yǎng)脅迫，如miR169調(diào)控植物氮素循環(huán)[34]；miRNA399能夠感受低磷脅迫從而穩(wěn)定體內(nèi)磷[35-36]；miR395能夠調(diào)控硫的代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)[37]等。

1.2 lncRNA

lncRNA是真核生物中長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸且不具備編碼蛋白質(zhì)功能的一類RNA分子，在生物體內(nèi)含量豐富并主要集中于細(xì)胞核內(nèi)[38]，占總RNA的4%～9%，沒有開放閱讀框，常具有mRNA的結(jié)構(gòu)特征，但比mRNA的表達(dá)豐度低[39]。依據(jù)lncRNA在基因上的位置[40]可簡(jiǎn)單分為5類，即正義鏈和反義鏈lncRNA、雙向lncRNA、基因內(nèi)lncRNA和基因間lncRNA。近些年的大量研究表明，這類lncRNA不僅能在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后及表觀遺傳水平上調(diào)控基因表達(dá)，還能參與基因組印跡、染色體重塑、轉(zhuǎn)錄激活等生命過程，在真核生物的生長(zhǎng)發(fā)育、逆境脅迫應(yīng)答等生物學(xué)過程中發(fā)揮著重要作用。

目前l(fā)ncRNA在動(dòng)物中的功能、作用機(jī)制等方面的研究較深入，在植物中雖已鑒定出多種lncRNA，如擬南芥[41-42]、棉花[43]、玉米[44]、蒺藜苜蓿[45]、黃瓜[46]、向日葵[47]等，但具體關(guān)于生物學(xué)功能特性的研究仍僅限于一些模式植物。如擬南芥在春化過程中能夠誘導(dǎo)開花抑制基因FLC（flowering locus C）產(chǎn)生lncRNA[48-49]：冷協(xié)助內(nèi)含子區(qū)非編（COLDAIR）和冷誘導(dǎo)反義RNA（COOLAIR），它們能夠在春化過程中過量表達(dá)并通過甲基轉(zhuǎn)移酶抑制FLC的活性，從而調(diào)控光周期，當(dāng)敲除這些lncRNA后，即使經(jīng)過春化作用但是植物仍然晚開花。

另外，研究發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)雜種水稻發(fā)育的主要成分是一種光周期敏感的雄性不育（PSMS）突變體，其生育力受到日長(zhǎng)的調(diào)控。Ding等[50]發(fā)現(xiàn)了一種長(zhǎng)度為1236個(gè)堿基的lncRNA，即長(zhǎng)日特異性雄性受精相關(guān)RNA（LDMAR），被證實(shí)能夠調(diào)控水稻中的PSMS位點(diǎn)，調(diào)節(jié)光周期敏感的雄性不育，它的發(fā)現(xiàn)能夠幫助我們理解植物中雄性生殖光周期調(diào)控的遺傳和分子機(jī)制。有研究表明lncRNA也可參與植物的非生物脅迫，例如通過構(gòu)建cDNA文庫的方法對(duì)豆科植物M.truncatula[51]進(jìn)行全基因組高通量測(cè)序，在其葉片和根系中鑒定出了一些對(duì)滲透性和鹽脅迫敏感的lncRNA，葉片中有2236和2477個(gè)lncRNA分別在滲透脅迫和鹽脅迫下表達(dá)上調(diào)，同時(shí)有475個(gè)lncRNA在這兩種脅迫下的表達(dá)模式相似；在根系中發(fā)現(xiàn)，分別有28和213個(gè)lncRNA表達(dá)上調(diào)和下調(diào)，比較有趣的一點(diǎn)是這些lncRNA在響應(yīng)滲透脅迫和鹽脅迫時(shí)，在不同的組織（如根系和葉片）中表達(dá)可能具有差異性[52]，這可能說明lncRNA在植物中呈現(xiàn)一定的組織特異性。雖然目前對(duì)lncRNA在植物非生物脅迫反應(yīng)中的生物學(xué)功能知之甚少，但lncRNA仍然被認(rèn)為是可以增強(qiáng)植物抗性、改良植物品種的有效工具。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA的表達(dá)具有時(shí)空特異性，一般情況下表達(dá)水平較低，但在一些逆境（如干旱脅迫或鹽脅迫等）條件下，其表達(dá)量會(huì)發(fā)生較大的變化，以幫助植物抵抗逆境。在擬南芥中發(fā)現(xiàn)DRIR（drought induced lncRNA），可作為一個(gè)正向調(diào)控的lncRNA，通過過量表達(dá)來調(diào)控植物逆境反應(yīng)[53]。

1.3 cir RNA

環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）是一類具有閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)的單鏈非編碼RNA分子，主要由外顯子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物組成，廣泛存在于真核生物中，并具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和組織特異性等[54]特點(diǎn)。同時(shí)，circRNA功能多樣，一方面可以作為miRNA“海綿”，隔離翻譯起始站點(diǎn)，從而導(dǎo)致線性mRNA無法翻譯，調(diào)控miRNA表達(dá)；另一方面，可以與蛋白互作從而參與植物生長(zhǎng)、抗逆等相關(guān)途徑的調(diào)控[55]等。

cirRNA存在于生物界中絕大多數(shù)物種當(dāng)中，在人和動(dòng)物方面circRNA的相關(guān)研究比較多，但是在植物中circRNA的相關(guān)報(bào)道比較少，自20世紀(jì)70年代在植物病毒[56]中首次發(fā)現(xiàn)之后，直到2014年才在模式植物擬南芥[57]中發(fā)現(xiàn)，目前已有10多種植物circRNA被研究報(bào)道，包括單子葉植物水稻、玉米等，雙子葉植物擬南芥、大豆、馬鈴薯等[58]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，植物circRNA不僅存在于核基因組序列中，在線粒體和葉綠體的基因組序列中同樣存在，即circRNA也參與光合作用和呼吸作用的調(diào)控。目前，對(duì)植物circRNA在某一植物細(xì)胞中選擇怎樣的形成方式以及在某種情況下具體的調(diào)控方式我們還不清楚，關(guān)于這方面的研究較少，有待于進(jìn)一步研究。

circRNA在結(jié)構(gòu)上因其環(huán)狀結(jié)構(gòu)而具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，不易被核酸酶降解，這個(gè)特性也可用來判定RNA是否成環(huán)。另外，circRNA在植物體中的表達(dá)具有時(shí)空特異性[59]，比較擬南芥中的10個(gè)circRNA在生長(zhǎng)期、成熟期和衰老期的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)不同時(shí)期circRNA的表達(dá)豐度存在差異，可能出現(xiàn)不同程度的上調(diào)或下調(diào)。同一植株不同部位間circRNA的表達(dá)還存在組織特異性，如大豆[60]根系中circRNA的表達(dá)比例為49.3%，而在莖和葉片中的表達(dá)比例分別為30.6%和9.0%，顯著低于根系中的表達(dá)量，推測(cè)可能與根系的某種特有功能相關(guān)。目前已知的關(guān)于circRNA功能最典型的是作為miRNA海綿體（sponge），即通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合的方式抑制miRNA和靶標(biāo)結(jié)合的能力，如ciRS-7[61]具有70個(gè)miR7結(jié)合位點(diǎn)，通過與miR7的結(jié)合而降低miR-7活性，從而增加其靶基因的表達(dá)。另外，近年來已發(fā)現(xiàn)多種方法可對(duì)植物circRNA進(jìn)行預(yù)測(cè)，如駱甲[62]綜述了擬南芥、水稻、大豆等目前已知的7種植物circRNA的信息，包括它們的測(cè)序部位和數(shù)據(jù)庫來源，并對(duì)已發(fā)表的基于各種算法的10幾種預(yù)測(cè)軟件如CIRCexplorer、find_cir和MapS-plice等進(jìn)行了多種功能的比較，發(fā)現(xiàn)不同的預(yù)測(cè)方法側(cè)重點(diǎn)不同，得到的結(jié)論可能相差較大，使用時(shí)要綜合考慮各種因素，以期獲得最好的效果。

1.4 ceRNA聯(lián)合調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA假說是由Salmena等[63]在2011年提出的，描述了mRNA、lncRNA等各種類型的RNA共同組成復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。在這些RNA上有一個(gè)或多個(gè)可以與miRNA進(jìn)行結(jié)合的小段序列，結(jié)合的這個(gè)區(qū)域被稱為miRNA反應(yīng)元件（miRNA response elements，MREs），它們發(fā)揮著miRNA海綿的作用來抑制其他RNA的功能，具有相同MREs的RNA能夠與共同的miRNA結(jié)合，從而發(fā)揮相互調(diào)控作用。ceRNA（competing endogenous RNAs，競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA）不是某種新的RNA分子，而是RNA之間的一種調(diào)控機(jī)制，是指各種類型的RNA轉(zhuǎn)錄物通過miRNAs反應(yīng)原件（MREs），競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合共同的miRNA以達(dá)到相互調(diào)控的目的。RNA之間共有的MRE種類越多，競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源關(guān)系就越強(qiáng)。mRNA和一些非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）都可作為ceRNA，通過競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA位點(diǎn)來進(jìn)行相互調(diào)節(jié)。其中，往往是lncRNA通過與miRNA的結(jié)合來隔離miRNA，從而降低了miRNA對(duì)mRNA的調(diào)控，促進(jìn)mRNA的表達(dá)。

2 甜菜非編碼RNA

近年來，關(guān)于擬南芥、水稻等幾種模式植物的非編碼RNA研究越來越多，但針對(duì)甜菜的相關(guān)研究有限。

2.1 甜菜非生物脅迫miRNA相關(guān)研究

孫宗艷等[64]深入研究了不同品種的甜菜幼苗在鹽或干旱脅迫下miRNA160/164及其靶基因的表達(dá)情況，利用高通量測(cè)序與生物信息學(xué)相結(jié)合的技術(shù)預(yù)測(cè)得到甜菜miR160的靶基因ARF17/18，miR164的靶基因?yàn)镹AC（21/22）/100。通過克隆與抗逆性相關(guān)的P5CS（1-Pyrroline-5-Carboxylat Synthetase）基因的cDNA序列，對(duì)鹽或干旱脅迫下miRNA160/164的表達(dá)進(jìn)行分析，結(jié)果表明隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，miRNA160/164的表達(dá)顯著下調(diào)而其靶基因的表達(dá)同時(shí)段顯著地上調(diào)，即miRNA160/164參與甜菜的鹽/干旱脅迫應(yīng)答。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供給會(huì)密切影響甜菜產(chǎn)量，在養(yǎng)分脅迫（如硫酸鹽缺失）[65]的條件下，miR395可作為一種生物標(biāo)志物，來衡量甜菜的營(yíng)養(yǎng)狀況，如硫酸鹽缺失的甜菜幼苗其葉片和根尖中的miR395表達(dá)量會(huì)明顯增加。甜菜與其他作物相比具有非常強(qiáng)的耐鹽性，生長(zhǎng)期的甜菜在含鹽0.6%～0.8%的土壤中仍能生存，但不同品種之間耐鹽性有極大差異，因此李鶴男等[66]從分子水平上利用DDRT-PCR和銀染技術(shù)對(duì)在正常和高鹽條件下甜菜3對(duì)真葉期葉片的mRNA進(jìn)行差異顯示分析，結(jié)果得到12條與甜菜耐鹽性相關(guān)的cDNA片段，可能涉及到葉綠體mRNA及tRNA、NADH脫氫酶等。在此研究的基礎(chǔ)上，李俊良等[67]利用生物信息學(xué)技術(shù)對(duì)甜菜中耐鹽相關(guān)的miRNA進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到了42條成熟miRNA以及23條pre-miRNA，它們來自14個(gè)MIR家族，分別涉及甜菜的生長(zhǎng)發(fā)育、脅迫應(yīng)答等多種生理過程。另外，利用直接克隆和深度測(cè)序以及基于同源的比較基因組表達(dá)序列標(biāo)記（EST）等方法，對(duì)甜菜中的保守miRNA及其靶基因進(jìn)行了計(jì)算機(jī)的識(shí)別和鑒定發(fā)現(xiàn)，通過與miRBase數(shù)據(jù)庫的28645個(gè)不同物種的miRNA進(jìn)行識(shí)別比較，預(yù)測(cè)得到了13個(gè)甜菜候選miRNA和它們的25個(gè)靶基因，這些靶基因涉及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、代謝與應(yīng)激、生長(zhǎng)發(fā)育等[68]過程。這些研究提高了我們對(duì)甜菜中miRNA分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)，有助于開發(fā)新的技術(shù)以提高甜菜產(chǎn)質(zhì)量。

2.2 甜菜病毒相關(guān)miRNA研究

miRNA能夠抵御植物病原體的侵染，但其表達(dá)可能會(huì)受到植物病毒的影響。例如伊朗甜菜曲頂病毒（Beet curly top Iran virus,BCTIV）能夠引起作物葉片卷曲病，最近在番茄中[69]發(fā)現(xiàn)其編碼的包括mir319、mir1919和mir159在內(nèi)的幾個(gè)miRNA/miRNA*編碼的序列可能與BCTIV轉(zhuǎn)錄本結(jié)合。這提示植物miRNA/miRNA*在宿主-病毒相互作用以及防御應(yīng)答中可能發(fā)揮重要作用。甜菜壞死黃脈病毒（BNYVV）是一種多段正鏈RNA植物病毒[70-72]，由4～5個(gè)RNA單鏈組成，其中較小的單鏈RNA3是含有20個(gè)核苷酸的核心蛋白基序，能夠編碼亞基因組非編碼RNA（ncRNA3），它的這些核苷酸能夠穩(wěn)定RNA3（ncRNA3）并維持其長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)。ncRNA3的積累在植株全身感染中起著至關(guān)重要的作用，但是ncRNA3在BNYVV生命周期中的其他作用尚不清楚。BNYVV會(huì)通過土壤傳播的多粘菌原蟲，引起甜菜叢根?。≧hizomania），導(dǎo)致甜菜糖分減少，死亡率增加，嚴(yán)重影響甜菜的產(chǎn)質(zhì)量。劉俊瑩等[73]通過小RNA深度測(cè)序，在被BNYVV侵染的大果甜菜中發(fā)現(xiàn)了來自38個(gè)miRNA家族的103個(gè)已知miRNA和45個(gè)潛在的新miRNA，這些miRNA能夠參與激素合成及信號(hào)傳導(dǎo)等生物途徑，這些發(fā)現(xiàn)對(duì)理解BNYVV的致病機(jī)制以及提高甜菜的抗病性具有重要意義。

2.3 甜菜lncRNA相關(guān)研究

在開花領(lǐng)域的研究進(jìn)展表明，一些非編碼RNA在決定開花時(shí)間方面發(fā)揮著重要作用。春化過程對(duì)甜菜從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)到生殖生長(zhǎng)之間的轉(zhuǎn)換具有重要作用，最近發(fā)現(xiàn)3種可能與甜菜春化機(jī)制相關(guān)的lncRNA[74]（AGL15X1、AGL15X2和CAULIFLOWERA），對(duì)它們?cè)诖夯饔孟碌谋磉_(dá)進(jìn)行了驗(yàn)證，確定了AGLX2是甜菜lncRNA的一個(gè)候選基因。通過研究相關(guān)基因與lncRNA之間復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制，有助于提出一種新的甜菜互補(bǔ)開花模型，從而為今后甜菜春化機(jī)制的研究開辟了新的可能性。lncRNA可能對(duì)甜菜生長(zhǎng)及代謝存在多種調(diào)控機(jī)制，但這些都是未知的，有待于進(jìn)一步研究挖掘。

3 展望

隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，植物非編碼RNA的研究取得了巨大的成果，未來可能有更多的非編碼RNA被發(fā)現(xiàn)命名，但是與動(dòng)物方面的研究相比，植物中許多方面的研究還處于初步探索階段，更為具體的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制還研究得不夠深入，各種研究方法和實(shí)驗(yàn)程序也不夠完善，有些研究目前還僅限于幾種模式植物。甜菜作為世界第二大糖料作物，目前從非編碼RNA角度對(duì)甜菜進(jìn)行研究的資料比較少見。積極研究甜菜中非編碼RNA的種類及調(diào)控機(jī)制，對(duì)于提高甜菜產(chǎn)量和抗逆性具有重要意義。