miR159-GAMYB途徑調(diào)控植物生長發(fā)育的研究進(jìn)展

黎猛 陳躍 胡鳳榮

（1. 南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，南京 210037；2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所，杭州 310000）

microRNA（miRNA）是一類在動植物中廣泛存在和在進(jìn)化上保守的一段不具有開放性閱讀框、不編碼蛋白質(zhì)的長度為20-24 nt的非編碼小分子RNA［1］。microRNA的生物合成通過轉(zhuǎn)錄、加工成熟和功能復(fù)合體裝配3個步驟完成，先后形成初級miRNA（pri-miRNA）、前 體miRNA（pre-miRNA）和雙鏈片段miRNA（miRNA/miRNA*），最后miRNA與AGO蛋白結(jié)合成RISC沉默復(fù)合物來完成功能調(diào)控［2］。microRNA主要通過調(diào)控下游的靶基因來發(fā)揮作用，其與靶基因的mRNA互補(bǔ)配對來切割mRNA或者抑制mRNA翻譯［3］，此外microRNA還可以調(diào)控基因的甲基化［4-5］。眾多研究表明，microRNA廣泛參與植物生長發(fā)育、信號傳導(dǎo)、逆境脅迫響應(yīng)等多個生命過程［6］，因此研究microRNA的機(jī)理、生物學(xué)功能等具有重要意義。

microRNA159（miR159）家族是一類普遍存在于雙子葉植物和單子葉植物中的長度為21 nt的古老microRNA家族［7］。作為一類高度保守的microRNA，大量植物的小RNA測序?qū)嶒?yàn)揭示，miR159是植物中表達(dá)量最多的一類microRNA［7］。MYB轉(zhuǎn)錄因子家族是最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，具有MYB結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子叫做MYB轉(zhuǎn)錄因子，其N端是高度保守的MYB結(jié)構(gòu)域，根據(jù)該結(jié)構(gòu)域R結(jié)構(gòu)的個數(shù)和重復(fù)種類分為4類：（1）1R-MYB（R1/2，R3），（2）R2R3-MYB，（3）3R-MYB（R1R2R3-MYB）和（4）4R-MYB［8-9］，其中R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子是MYB轉(zhuǎn)錄因子家族中數(shù)量最多的［10］。研究表明一類編碼R2R3 MYB轉(zhuǎn)錄因子的GAMYB基因是miR159主要的靶基因，因?yàn)檫@類MYB基因在大麥種子糊粉中響應(yīng)GA信號，該基因編碼的MYB轉(zhuǎn)錄因子可以激活GA信號下游的α-淀粉酶基因和水解酶基因等基因的表達(dá)，所以這類MYB基因又叫“GAMYB”［11］。

miR159調(diào)控GAMYB在植物營養(yǎng)生長、開花誘導(dǎo)、雄性生殖、花器官發(fā)育、植物育性、果實(shí)發(fā)育和脅迫響應(yīng)中有著重要作用，目前基于miR159-GAMYB途徑的研究在擬南芥中較為深入，在水稻、黃瓜、葡萄、大麥、草莓、大巖桐、煙草等植物中也有進(jìn)展，本文總結(jié)了近些年來miR159-GAMYB途徑調(diào)控植物生長發(fā)育和脅迫響應(yīng)的相關(guān)研究，為今后相關(guān)研究提供參考。

1 miR159-GAMYB表達(dá)調(diào)控模式

在模式植物擬南芥（Arabidopsis thaliana）中，MIR159基 因 家 族 包 括MIR159a、MIR159b、MIR159c三種，其編碼的3種成熟miR159（miR159a、miR159b、miR159c）序列相差1-2個堿基，其中，miR159a與miR159b相 差1個 堿 基，miR159a與miR159c相差2個堿 基［12］。研 究表明miR159a和miR159b是擬南芥miR159家族成員中表達(dá)量最高的，有著相同的表達(dá)模式且廣泛分布于植株各部位，尤其是在芽和根部分生組織中，但是在花藥中缺乏，在種子中表達(dá)較弱；miR159c表達(dá)非常弱，主要分布在花藥和頂芽區(qū)域［12-14］。

在 擬 南 芥 中 有7個GAMYB-like基 因，包括MYB33、MYB65、MYB81、MYB97、MYB101、MYB104、MYB120［15-16］，其 中 除MYB104尚 沒 有功能報道外，其余的GAMYB-like基因在擬南芥生命活動中有著重要作用，這些GAMYB-like基因有著保守的miR159結(jié)合位點(diǎn)，生物信息學(xué)分析和5'-RACE分析表明它們是miR159的靶基因［14］，而降解組測序表明MYB33和MYB65是miR159的主要靶 基 因［16-17］，對MYB33和MYB65的mRNA結(jié) 構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)MYB33/65的miR159結(jié)合位點(diǎn)旁有獨(dú)特的二級結(jié)構(gòu)［18］，而其他GAMYB-like基因沒有，這種結(jié)構(gòu)有助于miR159沉默MYB33/65。組織表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)MYB33和MYB65在全株都有大量表達(dá)，MYB81/97/101/120主 要 在 花 藥 中 表 達(dá)［13，19］，而miR159在花藥中表達(dá)很弱，miR159和GAMYB的這種組織表達(dá)差異［20］對于擬南芥生長發(fā)育有著重要意義。

在水稻中，Os-miR159a和Os-miR159b有著相同的成熟序列，其靶基因包括1個GAMYB基因和2個GAMYB-like（OsGAMYBL1和OsGAMYBL2）基因，Os-miR159在葉子和花中都表達(dá)，3個OsGAMYB同源基因在葉中的表達(dá)顯著高于花中，且OsGAMYB和OsGAMYBL1的 表 達(dá) 顯 著 高 于OsGAMYBL2［21］。5'-RACE表 明Os-miR159裂 解OsGAMYB和OsGAMYBL1，不 裂 解OsGAMYBL2，miR159調(diào) 控GAMYB機(jī)制存在于水稻葉和花中［21］。

miR159裂解靶基因GAMYB來發(fā)揮調(diào)控功能的機(jī)制廣泛存在于植物中，miR159-GAMYB途徑在植物中高度保守，miR159調(diào)控其他靶基因途徑在植物中并不具有保守性［22］。

2 miR159-GAMYB調(diào)控植物生長發(fā)育

2.1 miR159-GAMYB調(diào)控植物營養(yǎng)生長

在擬南芥營養(yǎng)組織中，MYB33和MYB65大量轉(zhuǎn)錄，miR159通過裂解MYB33和MYB65來保證擬南芥的正常生長，研究表明MYB33和MYB65的表達(dá)會帶來多種生長缺陷，包括生長延緩、株型矮小、葉子卷曲等。在擬南芥T-DNA功能缺失突變 體mir159ab中，MYB33和MYB65的 表 達(dá) 量 上升［13］，出現(xiàn)了多種表型缺陷包括生長延緩、葉子卷曲、角果和種子變小、種子畸形等［13-14，19］，通過突變MYB33的miR159結(jié)合位點(diǎn)構(gòu)建mMYB33擬南芥，發(fā)現(xiàn)mMYB33擬南芥也出現(xiàn)了與mir159ab擬南芥相似的表型缺陷［13，23］。在更進(jìn)一步的研究中構(gòu)建了T-DNA myb33myb65mir159ab四突變體，結(jié)果表明所有mir159ab雙突變體的表型缺陷在myb33myb65mir159ab四突變體中都受到抑制［13］。細(xì)胞學(xué)上觀察mir159ab擬南芥的莖尖組織和葉組織發(fā)現(xiàn)，mir159ab擬南芥莖尖分生組織變得肥大，葉片的葉肉細(xì)胞數(shù)量顯著減少，葉表皮細(xì)胞尺寸變小和數(shù)量減少，說明MYB33和MYB65的表達(dá)抑制了細(xì)胞的增殖［13］。分子層面分析表明mir159ab擬南芥中MYB33和MYB65的解除導(dǎo)致蓮座葉和花組織中與糊粉相關(guān)的基因上升，包括一些水解酶和細(xì)胞程序性死亡（PCD）相關(guān)的基因，如CP1（CYS PROTEINASE1），GASA1（GA-REGULATED GENE1），DMC1（DISRUPTED MEIOTIC CONTROL1），BLX1（BETAXYLOSIDASE1）和BXL2，但是利用臺盼藍(lán)染色發(fā)現(xiàn)蓮座葉中MYB33和MYB65的表達(dá)并沒有促進(jìn)細(xì)胞程序性死亡［13］。這些研究表明MYB33和MYB65的表達(dá)對擬南芥營養(yǎng)生長有害［13］，而miR159通過裂解MYB33、MYB65來維持?jǐn)M南芥正常營養(yǎng)生長。同樣，利用人工microRNA靶基因模擬技術(shù)構(gòu)建抑制miR159活性的MIMIC159（MIM159）擬南芥，結(jié)果MIM159擬南芥出現(xiàn)植株矮小、葉子上卷變圓、節(jié)間縮短等營養(yǎng)生長缺陷［24-26］，說明miR159的表達(dá)對擬南芥營養(yǎng)生長至關(guān)重要。

在 水 稻（Oryza sativa）中miR159-GAMYB調(diào)控水稻營養(yǎng)生長。Zhao等［27］利用STTM（short tandem target mimic）技術(shù)構(gòu)建了抑制miR159活性的STTM159水稻，結(jié)果表明在STTM159水稻中2個miR159的 靶 基 因OsGAMYB1和OsGAMYBL1（GAMYB-LIKE 1）表達(dá)上升，STTM159水稻表現(xiàn)一系列生長缺陷包括植株高度變小，葉、圓錐花序尺寸變小、節(jié)間縮短等。對莖和葉脈橫截面觀察發(fā)現(xiàn)，野生型水稻莖比STTM159水稻莖具有更多的小維管束細(xì)胞，葉具有更多的小葉脈。GO（gene ontology）富集分析表明在STTM159水稻7 000多個基因中，關(guān)于細(xì)胞周期、生長、信號傳導(dǎo)等基因受到負(fù)調(diào)控，關(guān)于生物脅迫、細(xì)胞程序性死亡、營養(yǎng)素水平反應(yīng)的基因受到正調(diào)控。在MIM159水稻中，OsGAMYB1和OsGAMYBL1的表達(dá)上升，出現(xiàn)了與MIM159擬南芥相似的表型缺陷，包括植株矮小，生長延緩，劍葉短小等［21］。

Zheng等［21］對另一種模式植物煙草（Nicotiana tabacum）進(jìn) 行 探 究 發(fā) 現(xiàn)，MIM159煙 草 中3個NtGAMYB（NtGAMYB1、NtGAMYB2、NtGAMYB3）同源基因表達(dá)量上升，出現(xiàn)了與MIM159擬南芥相似的表型缺陷，包括株型矮小、葉子更小更皺等，對NtGAMYB基因進(jìn)行煙草遺傳轉(zhuǎn)化發(fā)現(xiàn)，35S-NtGAMYB2煙草無明顯發(fā)育表型缺陷，而35S-mNtGAMYB2（miR159結(jié)合位點(diǎn)突變）煙草出現(xiàn)了與MIM159煙草相似的表型缺陷，表明miR159裂解調(diào)控NtGAMYB來發(fā)揮作用。利用GO富集分析發(fā)現(xiàn)MIM159煙草中有關(guān)脅迫響應(yīng)、細(xì)胞程序性死亡的基因表達(dá)上升，有關(guān)形態(tài)學(xué)、細(xì)胞周期、細(xì)胞大小相關(guān)的基因表達(dá)下降。這些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了GAMYB對營養(yǎng)生長的抑制功能，表明miR159通過裂解NtGAMYB來保證煙草正常的營養(yǎng)生長。

Kim等［28］對楊樹（Populus alba×P.tremula var.Glandulosa）GAMYB-like基 因PtrMYB012進(jìn) 行 擬 南芥異源表達(dá)轉(zhuǎn)化，結(jié)果表明35S：PtrMYB012過表達(dá)的擬南芥蓮座葉上卷、矮小和雄性不育，這與mMYB33擬南芥和mir159ab擬南芥的表型缺陷相似，但是35S：PtrMYB012楊樹沒有明顯的表型缺陷，說明PtrMYB012被楊樹的miR159裂解但是不被擬南芥的miR159裂解。對煙草、水稻和日本落葉松（Larix kaempferi）GAMYB基因進(jìn)行擬南芥異源過表達(dá)轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)mNtGAMYB2擬南芥、mOsGAMYB擬南芥和mLaMYB33擬南芥這些過表達(dá)株系同樣出現(xiàn)了與mMYB33擬南芥一樣的表型缺陷，包括生長嚴(yán)重遲緩、植物矮小、葉子卷曲等［21］，在這些株系中，CP1的表達(dá)顯著上升，表明了GAMYB在不同植物中激活了相似的下游基因。

以上研究表明，GAMYB的表達(dá)對植物營養(yǎng)生長有諸多害處包括生長遲緩矮小、葉子卷曲等且這種功能是保守的［21］，miR159通過裂解調(diào)控GAMYB來保證植物的正常營養(yǎng)生長。但是這種功能在一些植物中還存在差異：在MIM159番茄（Solanum lycopersicum）中，miR159的 靶 基 因SlGAMYB1和SlGAMYB2表達(dá)量上升，MIM159番茄比野生型番茄植株更高，推測GAMYB可能促進(jìn)莖的伸長［29］，這與之前水稻［30-31］中研究相似；在35S：MIM159大巖桐（Sinningia speciosa）中，SsGAMYB表達(dá)量顯著上升，但并沒有表現(xiàn)出營養(yǎng)生長上的缺陷［32］；Hou等［33］從青菜（Brassica rapa ssp. Chinensis）中分離1個GAMYB基因BcMYB101，BcMYB101在青菜葉、葉柄、根和花器官中高表達(dá)，BcMYB101異源過表達(dá)擬南芥表現(xiàn)為擬南芥葉子下卷、蓮葉數(shù)變多，而通過病毒誘導(dǎo)基因沉默（virus-induced gene silencing，VIGS）技術(shù)沉默BcMYB101導(dǎo)致青菜葉子上卷。

在 擬 南 芥 根 中，MYB65促 進(jìn) 細(xì) 胞 增 殖［34］。mir159ab雙突變體中，MYB33、MYB65、MYB101表達(dá)量上升，mir159ab雙突變體比野生型的根更長、分生組織更大、分生區(qū)和伸長區(qū)的細(xì)胞更多更長，且mMYB33/mMYB65/mMYB101擬南芥都表現(xiàn)出與mir159ab擬南芥根相似的特征，這些表明miR159通過裂解MYB33、MYB65、MYB101進(jìn)而抑制主根生長［34］。

擬南芥GAMYB對根生長具有促進(jìn)作用，包括促進(jìn)根伸長生長和細(xì)胞增殖；而在其他營養(yǎng)組織中GAMYB具有強(qiáng)烈的抑制作用，包括抑制植株生長和莖葉細(xì)胞增殖，這其中的機(jī)理還需要進(jìn)一步探究，同時miR159-GAMYB途徑在根中的功能研究還需在其他植物中擴(kuò)展。

2.2 miR159-GAMYB調(diào)控植物花藥發(fā)育

花藥是雄蕊的重要組成，位于花絲頂端，膨大呈囊狀。植物花藥發(fā)育主要分為兩個階段，第一階段由雄蕊原基開始發(fā)育，經(jīng)過組織特化、減數(shù)分裂形成完整的花粉囊壁，從外到內(nèi)依次是表皮層、纖維層、中層和絨氈層，在藥室中心分布著小孢子的四分體結(jié)構(gòu)；第二階段花藥繼續(xù)膨大，花絲伸長，小孢子由四分體結(jié)構(gòu)發(fā)育成花粉粒，花粉囊開裂釋放花粉，進(jìn)而完成授粉受精過程［35］?；ㄋ幖盎ǚ勰芊裾０l(fā)育關(guān)系到植物是否可育，因此花藥和花粉對植物生命過程有著至關(guān)重要的作用。

2.2.1 miR159-GAMYB調(diào)控擬南芥花藥和花粉發(fā)育 在擬南芥花藥中，miR159家族中只有miR159c在花藥中少量表達(dá)，研究表明MIR159c不是1個假基因，但是活性非常弱其作用可以忽略［14］，而GAMYB-like基因主要在花藥中表達(dá)［13，19］，這種組織表達(dá)差異對擬南芥花藥發(fā)育至關(guān)重要。

絨氈層是花粉囊最內(nèi)層的由花藥次級壁細(xì)胞分化而成的特殊體細(xì)胞，包圍著小孢子，絨氈層在小孢子從四分體釋放后開始降解，在花粉成熟時期完全降解。它在花藥和花粉的發(fā)育中發(fā)揮著重要作用：為孢子母細(xì)胞提供營養(yǎng)物質(zhì)；合成分泌孢粉素到花粉壁上，增強(qiáng)花粉的穩(wěn)定性；合成并分泌可以分解四分體的胼胝體外壁的胼胝體酶，從而四分體釋放小孢子。絨氈層的降解是一個細(xì)胞程序性死亡的過程，調(diào)控絨氈層細(xì)胞程序性死亡的一些基因的突變常會使絨氈層不能正常降解，從而使花藥不能正常發(fā)育，最終導(dǎo)致雄性不育。

Millar等［23］發(fā)現(xiàn)擬南芥MYB33和MYB65調(diào)控絨氈層細(xì)胞程序性死亡，myb33myb65雙突變體在花粉母細(xì)胞階段花藥的絨氈層腫大導(dǎo)致花粉減數(shù)分裂前的敗育，但是在高光強(qiáng)和低溫條件會減少敗育，myb33或myb65單突變體沒有花藥表型缺陷，說明MYB33和MYB65在花藥發(fā)育上功能冗余。在35S：miR159a過表達(dá)擬南芥中也出現(xiàn)了雄蕊不育表型缺陷，花藥不能釋放花粉。

胞質(zhì)分裂同時植物在雄性減數(shù)分裂末期Ⅱ以后，子核胞質(zhì)區(qū)域會形成輻射狀微管系統(tǒng)（radial microtubule arrays，RMAs），調(diào)節(jié)胞質(zhì)向心收縮進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞分裂。研究表明擬南芥MYB33和MYB65還可以影響雄性減數(shù)分裂Ⅱ時期的輻射狀微管排列的形成和胞質(zhì)分離，在myb33myb65雙突變體中，減數(shù)分裂胞質(zhì)分離異常并產(chǎn)生二倍體花粉粒和缺少富含蛋白的細(xì)胞外壁，導(dǎo)致花粉壁形態(tài)異常，而myb33或myb65單突變體并無此表型缺陷，說明MYB33和MYB65雄性減數(shù)分裂上功能冗余［36］。

植物的精細(xì)胞譜系發(fā)育過程是一個獨(dú)特重要的生命過程，在此過程中，單倍體小孢子經(jīng)過不對稱有絲分裂產(chǎn)生一個較大的營養(yǎng)細(xì)胞和一個包裹其中的較小的生殖細(xì)胞，然后生殖細(xì)胞繼續(xù)分裂形成兩個精細(xì)胞。最近的研究表明MYB81可以促進(jìn)雄性小孢子發(fā)育，Oh等［37］發(fā)現(xiàn)擬南芥myb81突變體的花粉有一半異常，其小孢子不能進(jìn)行有絲分裂第一階段過程，在極化階段就中止了，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)MYB81作為GAMYB轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)有絲分裂第一階段和兩個雄性細(xì)胞譜系形成，對擬南芥的雄性小孢子發(fā)育和性成熟至關(guān)重要。

花粉管是從花粉萌發(fā)孔伸出而形成的管狀結(jié)構(gòu)，花粉粒的內(nèi)壁通過花粉外壁上的萌發(fā)孔或溝向外伸出的細(xì)管進(jìn)而形成花粉管，其主要作用是將其攜帶的精子和其他內(nèi)容物運(yùn)至卵器或卵細(xì)胞內(nèi)，來完成受精作用。研究表明擬南芥MYB97、MYB101、MYB120影響花粉管感應(yīng)雄配子，MYB97、MYB101、MYB120主要在成熟花粉粒中表達(dá)，在成熟花粉中，MYB97、MYB101、MYB120的表達(dá)量明顯高于其他幾類GAMYB基因且它們有著相同的表達(dá)模式［38］，三 突 變 體（myb97-1 myb101-1 myb120-3，myb97-1 myb101-2 myb120-3 和myb97-1 myb101-3 myb120-3）擬南芥比野生型擬南芥有著更小的角果（這些角果中有許多不育的胚珠）和更低的結(jié)實(shí)率，雄配子有缺陷［35］，且其花粉管不能釋放精細(xì)胞到胚中，進(jìn)一步的研究表明MYB97、MYB101、MYB120調(diào)控下游花粉管基因的表達(dá)（這些基因有關(guān)于糖類活性酶、小蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的合成［39］），進(jìn)而影響花粉管感應(yīng)雄配子和花粉管細(xì)胞促進(jìn)花粉管分化釋放精細(xì)胞［38-39］，任何一個單突變體或者雙突變體都沒有出現(xiàn)花粉表型缺陷，說明MYB101、MYB104、MYB120在花藥發(fā)育上功能冗余［38-39］。

植物受精是植物有性生殖的核心環(huán)節(jié)，miR159-GAMYB途徑在這一過程中對中央細(xì)胞受精發(fā)育有著重要的作用，影響植物的育性和種子發(fā)育。中央細(xì)胞是胚囊的組成細(xì)胞之一，是一個大型的液泡化細(xì)胞，內(nèi)含二核叫做極核，受精的中央細(xì)胞又稱“受精極核”，中央細(xì)胞在受精后發(fā)育為胚乳。Zhao等［40］發(fā)現(xiàn)mir159abc擬南芥的中央細(xì)胞不能正常分裂而導(dǎo)致結(jié)實(shí)率降低，在受精前，擬南芥胚囊中央細(xì)胞的MYB33和MYB65表達(dá)量很高；在受精后，野生型擬南芥中央細(xì)胞MYB33和MYB65表達(dá)很低，mir159abc擬南芥中央細(xì)胞MYB33和MYB65表達(dá)依舊很高，且mir159abc擬南芥與mMYB33擬南芥一樣，胚乳核分裂受到明顯抑制。這些說明花粉中的miR159傳輸?shù)街醒爰?xì)胞來降解MYB33和MYB65進(jìn)而促進(jìn)胚乳核分裂。

2.2.2 miR159-GAMYB調(diào)控其他植物花藥和花粉發(fā)育 在其他植物花藥中，GAMYB的正常表達(dá)對于花藥的正常發(fā)育有著重要作用，miR159通過調(diào)控GAMYB進(jìn)而調(diào)控花藥發(fā)育。

在水稻花藥中，miR159和OsGAMYB共表達(dá)，miR159對OsGAMYB的表達(dá)起著微調(diào)（fine-tune）的作用，在花藥發(fā)育期間miR159a水平下降導(dǎo)致其2個靶基因OsGAMYB和OsGAMYBL1表達(dá)上升［30］。水稻花藥中，miR159-GAMYB影響烏氏體和外孢壁的發(fā)育。烏氏體是花藥絨氈層內(nèi)表面上的一種僅數(shù)微米大小的顆粒物，烏氏體參與絨氈層壁的降解、花粉外壁的形成、識別蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)等，對花粉的發(fā)育有著重要作用。研究表明水稻gamyb突變體花器官發(fā)育異常尤其是花藥，表現(xiàn)為絨氈層不能正常程序性死亡、烏氏體和外孢壁有缺陷，從而導(dǎo)致雄蕊不育，更進(jìn)一步的分析表明GAMYB結(jié)合在CYP703A3基因的啟動子上來促進(jìn)其在花藥發(fā)育中的表達(dá)，從而保證烏氏體和外孢壁的正常形成［41］。

植物花藥的開裂保證成熟花粉的釋放，以完成授粉受精過程。花藥壁組織的脫水、酶解和花藥藥室內(nèi)壁的次生加厚等過程都會影響花藥的開裂，其中藥室內(nèi)壁的次生加厚為花藥開裂提供一種機(jī)械力量，對花藥開裂至關(guān)重要。侯丹［42］對毛竹（Phyllostachys edulis）的PhemiR159進(jìn) 行 擬 南芥過表達(dá)發(fā)現(xiàn)過表達(dá)擬南芥花藥內(nèi)皮層缺乏次生加厚、裂口區(qū)缺少機(jī)械外力而無法開裂，qRT-PCR結(jié)果表明與擬南芥花藥開裂相關(guān)的MYB26、NST1（NAC SECONDARY WALL THICKENING PROMOTING FACTOR1）、NST2 等基因的表達(dá)量在超表達(dá)株系中均發(fā)生顯著變化，推測毛竹PhemiR159可能通過負(fù)調(diào)控擬南芥AtMYB33來調(diào)節(jié)這些次生加厚相關(guān)基因的表達(dá)，從而影響PhemiR159過表達(dá)擬南芥株系的花藥開裂。

糖是植物光合作用的產(chǎn)物和呼吸作用的底物，葉片光合作用產(chǎn)生的碳水化合物通過韌皮部轉(zhuǎn)運(yùn)到植物的各個部分，為其生長發(fā)育提供碳和能量，如花藥發(fā)育、花粉管萌發(fā)、種子果實(shí)的膨大成熟等。研究表明在番茄中GAMYB可以調(diào)控糖類代謝基因進(jìn)而調(diào)控花藥發(fā)育，Zhang等［43］利用RNAi技術(shù)沉默番茄中的GAMYB-like基因SlMYB33，發(fā)現(xiàn)SlMYB33-RNAi番茄出現(xiàn)花粉成熟異常并導(dǎo)致低育性，進(jìn)一步分析表明SlMYB33-RNAi番茄花粉中有關(guān)于蔗糖、淀粉代謝和糖類運(yùn)輸?shù)幕虮磉_(dá)受到抑制。

胡 紫 蔚［44］構(gòu) 建 了 白 菜（Brassica campestris）MIR159a和MIR159c過表達(dá)載體，遺傳轉(zhuǎn)化菜心，結(jié)果發(fā)現(xiàn)過表達(dá)35S：MIR159a白菜和35S：MIR159c白菜都會引起花粉敗育，且花粉敗育都是由于花粉粒內(nèi)含物降解導(dǎo)致花粉內(nèi)壁消失，進(jìn)而引起花粉皺縮，不過白菜過表達(dá)MIR159a和 MIR159c植株花粉出現(xiàn)敗育的時期不同，過表達(dá)MIR159a白菜產(chǎn)生的花粉敗育比例要高于過表達(dá)MIR159c白菜，且過表達(dá)MIR159a白菜的花粉管萌發(fā)異常［44-45］。

在黃瓜中，GAMYB可以調(diào)控雌雄花的比例，利用RNAi技術(shù)沉默黃瓜中的CsGAMYB1，結(jié)果為CsGAMYB1-RNAi黃瓜雄花和雌花的比例降低［46］，黃瓜CsGAMYB1在擬南芥中異源過表達(dá)會導(dǎo)致擬南芥雄性不育［46］。

過表達(dá)HvGAMYB會導(dǎo)致大麥花粉不育，花藥體型變大、顏色更亮［47］。在小麥Ubi∷TamiR159異源過表達(dá)水稻中，表現(xiàn)為育性降低，花藥中無花粉，但Ubi∷TamiR159水稻中絨氈層能夠正常分解，其雄性不孕花粉不能正常產(chǎn)生的原因還不清楚［48］。

2.3 miR159-GAMYB調(diào)控種子萌發(fā)和果實(shí)發(fā)育

2.3.1 miR159-GAMYB調(diào)控種子萌發(fā) 糊粉粒是植物細(xì)胞內(nèi)儲藏蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，每個糊粉粒是一個液泡，其中儲藏大量蛋白質(zhì)。糊粉?？梢赞D(zhuǎn)運(yùn)養(yǎng)分和積累營養(yǎng)物質(zhì)，在種子萌發(fā)中，糊粉開始細(xì)胞程序性死亡，為種子萌發(fā)提供營養(yǎng)和水解酶，禾本科植物種子的糊粉粒集中在胚乳的外層細(xì)胞中，形成糊粉層。GAMYB早期被發(fā)現(xiàn)在大麥糊粉中調(diào)控細(xì)胞程序性死亡［26，49］，這一功能后來在擬南芥、水稻都被證實(shí)。

在擬南芥種子中，MYB33、MYB65、MYB101促進(jìn)糊粉的細(xì)胞程序性死亡，研究表明在myb33myb65myb101三突變體中出現(xiàn)了糊粉細(xì)胞空泡化，同時對mir159ab雙突變體擬南芥營養(yǎng)組織中進(jìn)行深入探究，發(fā)現(xiàn)MYB33和MYB65的解除導(dǎo)致了有關(guān)糊粉的基因表達(dá)上升，包括一些水解酶和細(xì)胞程序性死亡相關(guān)的基因，如CP1、CP、GASA1、BXL1和BXL2，這些基因在myb33myb65myb101三突變體的種子中表達(dá)都下降了［19］。值得注意的是，miR159在擬南芥種子和GAMYB共表達(dá)，研究表明隨著種子萌發(fā)MYB33的表達(dá)水平逐漸降低，miR159的活性處于衰減狀態(tài)，miR159對MYB33的表達(dá)只是微調(diào)的作用［50］。在水稻種子中，OsGAMYB促進(jìn)糊粉細(xì)胞的細(xì)胞程序性死亡，不過在水稻中，miR159的表達(dá)很低并不參與調(diào)控OsGAMYB［14］。番茄的GAMYB-like基因LeGAMYBL1在種子的胚和胚乳中表達(dá)，并且在種子萌發(fā)中表達(dá)量上升［51］。

2.3.2 miR159-GAMYB 調(diào)控果實(shí)發(fā)育 miR159-GAMYB在番茄和葡萄中可以促進(jìn)單性結(jié)實(shí)。在番茄中，miR59和SlGAMYB在開花前的子房中共同表達(dá)，SlMIR159過表達(dá)導(dǎo)致SlGAMYB表達(dá)下降，并致使果實(shí)早熟單性結(jié)實(shí)［29］。在葡萄中，外源GA處理促進(jìn)葡萄單性結(jié)實(shí)，并且GA處理使VvmiR159c受到正調(diào)控，VvGAMYB受到負(fù)調(diào)控［52］。

miR159-GAMYB可以調(diào)控草莓花托的發(fā)育。在草莓花托發(fā)育不同階段，草莓的Fa-MIR159a、Fa-MIR159b表現(xiàn)為不同程度的表達(dá)，且與它們的靶基因FaGAMYB呈負(fù)相關(guān)［53］。Vallarino等［54］用RNAi沉默草莓中的FaGAMYB，發(fā)現(xiàn)FaGAMYB-RNAi草莓中FaGAMYB下降并且花托成熟中止，顏色形成受到抑制。

在番茄中，GAMYB可以促進(jìn)果實(shí)增大。研究表明，SlMYB33-RNAi番茄比野生型的番茄果實(shí)更?。?3］。對番茄SlGAMYB進(jìn)行過表達(dá)轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)SlMYB33過表達(dá)番茄的果實(shí)更大［55］。

2.4 miR159-GAMYB調(diào)控植物開花

植物開花誘導(dǎo)受內(nèi)源因素和外源因素共同影響，主要受光周期途徑、春化作用、自主途徑和赤霉素途徑四大途徑的影響，這些途徑最后都匯 聚 于LFY（LEAFY）、SOC1（SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1）、FT（FLOWERING LOCUS T）等調(diào)節(jié)因子的轉(zhuǎn)錄上。miR159-GAMYB途徑在植物開花誘導(dǎo)上的功能目前還尚有爭論［18］。

在擬南芥中，MYB33可以結(jié)合在LFY的啟動子上來激活其表達(dá)并促進(jìn)開花［56］，35S：miR159a過表達(dá)擬南芥（Landsberg型）在短日照（SD）下延遲開花，花中的MYB33和LFY表達(dá)下降，推測是MYB33調(diào)控LFY下降從而延遲開花［57］；小麥Ubi∷TamiR159異源過表達(dá)水稻開花延遲［48］；在葡萄中通過外源性GA處理實(shí)驗(yàn)表明miR159裂解VvGAMYB進(jìn)而抑制VvGAMYB下游的VvLFY的表達(dá)來抑制開花［58］；在大巖桐中miR159調(diào)控GAMYB影響了其下游有關(guān)開花的SsLEAFY和3個MADS-box基因即SsAP1（APETALA1），SsAP3，SsAG基因的表達(dá)，在短日照條件下35S：miR159a過表達(dá)導(dǎo)致大巖桐開花延遲，35S：MIM159中miR159被抑制則導(dǎo)致大巖桐開花提前［32］；在番茄中，SlMYB33-RNAi番茄表現(xiàn)為開花延遲［43］。這些表明GAMYB促進(jìn)植物開花，而miR159通過抑制GAMYB進(jìn)而抑制植物開花。

然而，Schwab等［59］發(fā)現(xiàn)35S：miR159a過 表達(dá)擬南芥（Columbia型）花中沒有表現(xiàn)MYB33、MYB65的水平降低，且沒有開花時期的變化。在短日照下mir159ab擬南芥（Columbia型）表現(xiàn)為開花延遲（可能有mir159ab擬南芥營養(yǎng)生長缺陷的影響），myb33myb65擬南芥開花時間與野生型一樣，這些說明MYB33和MYB65并不會促進(jìn)或者是抑制開花［19］。MIM159煙草與mir159ab擬南芥一樣表現(xiàn)為植株矮小、葉片又小又皺等營養(yǎng)生長缺陷和開花延遲［21］。mMYB33擬南芥和外源性赤霉素處理野生擬南芥（Landsberg型）導(dǎo)致的MYB33過表達(dá)只是輕微提前開花［57］。張波等［55］對番茄SlGAMYB進(jìn)行過表達(dá)轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)SlGAMYB過表達(dá)番茄開花延遲，推測可能是因?yàn)閯┝啃?yīng)，即SlGAMYB的過量會起到反效果。以上這些說明GAMYB可能抑制開花，這與GAMYB普遍表現(xiàn)為促進(jìn)開花相矛盾。

miR159-GAMYB在開花調(diào)控中存在較大差異，尤其是GAMYB的功能差異，這可能是亞型的差異、其他調(diào)控機(jī)制［60］的影響或是其他原因還尚不得知。植物開花誘導(dǎo)是一個及其復(fù)雜的調(diào)控過程，miR159-GAMYB調(diào)控植物開花誘導(dǎo)的分子機(jī)理還需進(jìn)一步研究。

在 擬 南 芥［24-25］和 大 巖 桐［32］中，miR159-GAMYB途徑還調(diào)控植物花器官發(fā)育。這些說明，miR159-GAMYB途徑對植物生長發(fā)育的各個過程有著重要作用（表1），因此研究miR159-GAMYB的調(diào)控機(jī)理、生物功能等有著極高的價值、意義和廣泛的前景。

表1 miR159-GAMYB途徑調(diào)控植物生長發(fā)育研究進(jìn)展Table 1 Research progress of miR159-GAMYB pathway regulating plants growth and development

3 miR159-GAMYB途徑參與植物逆境脅迫響應(yīng)

3.1 miR159-GAMYB參與植物生物脅迫響應(yīng)

miR159-GAMYB途徑響應(yīng)病原菌感染。最近的研究發(fā)現(xiàn)在百合（Lilium regale）中，Lre-miR159a抑制其靶基因LrGAMYB來響應(yīng)植株抵御灰霉菌（Botrytis elliptica），對擬南芥進(jìn)行異源過表達(dá)發(fā)現(xiàn)Lre-MIR159a擬南芥比野生型和LrGAMYB擬南芥（比野生型對灰霉菌感染更敏感）對灰霉菌有更強(qiáng)的抵御能力，Lre-MIR159a擬南芥中MYB33/65的水平下降，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)Lre-MIR159a擬南芥中茉莉酸和水楊酸相關(guān)的基因表達(dá)上升，包括AtPR1（ATHOGENESIS-RELATED PROTEINS），AtPR2，AtNPR1（NONEXPRESSOR OF PATHOGENESISRELATED），AtPDF1.2（PLANT DEFFINSIN1.2）和AtLOX（LIPOXYGENASE）［61］。在煙草中，miR159-GAMYB響應(yīng)疫霉菌（Phytophthora parasitica）感染，Zheng等［21］發(fā)現(xiàn)MIM159煙草比野生型顯著增強(qiáng)了對疫霉菌的抵抗力，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)MIM159煙草和mNtGAMYB煙草葉片中關(guān)于防御響應(yīng)的PRs等基因顯著上升，但是在MIM159擬南芥、MIM159水稻和mGAMYB（mAtMYB33、mOsGAMYB、mLaGAMYB和mNtGAMYB）擬南芥中PRs基因并沒有明顯變化，說明這種脅迫的分子調(diào)控機(jī)制并不具有保守性。

miR159-GAMYB途徑響應(yīng)根結(jié)線蟲。植物受病原刺激或蟲害而出現(xiàn)的局部增生叫做蟲癭，感染根結(jié)線蟲擬南芥的根部蟲癭中miR159表達(dá)上升，MYB33∷GUS只在蟲癭早期表達(dá)而在后期則無表達(dá)，說明了miR159調(diào)控MYB33響應(yīng)根結(jié)線蟲，并且擬南芥mir159abc三突變體能顯著增強(qiáng)對根結(jié)線蟲的抵抗力［62］。miR159-GAMYB響應(yīng)根結(jié)線蟲的機(jī)理還需深入研究。

病毒感染可以破壞擬南芥miR159的活性并造成與mir159ab擬南芥相似的生長缺陷。研究表明非洲木薯（Manihot esculenta）花葉病毒編碼的AC4蛋白［63］和黃瓜花葉病毒編碼的CMV（Cucumber mosaic virus）2b蛋白［64］可以與擬南芥miR159相結(jié)合，阻 止miR159對MYB33和MYB65的 調(diào) 控，MYB33和MYB65的表達(dá)上升。Li等［65］用編碼沉默抑制蛋白P0的病毒構(gòu)建了35S-P0過表達(dá)擬南芥，發(fā)現(xiàn)35S-P0擬南芥表型與mir159ab相似，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)蓮座葉中MYB33/65表達(dá)上升，但是表達(dá)量只有幾倍上升，說明病毒蛋白的沉默效果不是很強(qiáng)。

3.2 miR159-GAMYB參與植物非生物脅迫響應(yīng)

miR159-GAMYB響應(yīng)干旱脅迫。在種子萌發(fā)中，ABA水平下降來促進(jìn)種子萌發(fā)成苗，研究表明ABA-miR159-GAMYB通路影響種子萌發(fā)，在干旱條件下，擬南芥種子中miR159響應(yīng)ABA并且表達(dá)量上升，MYB33和MYB101水平下降，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)MYB33和MYB101對ABA敏 感，而miR159通過抑制MYB33和MYB101來響應(yīng)非生物脅迫，進(jìn)而影響種子萌發(fā)［66］。在馬鈴薯（Solanum tuberosum）中，干旱脅迫下miR159表達(dá)下降GAMYB表達(dá)上升［67］。對 小 麥 的miR159和TaGAMYB1進(jìn) 行 水 稻異源過表達(dá)，發(fā)現(xiàn)Ubi∷miR159水稻比野生型對干旱脅迫更敏感，表現(xiàn)為植株枯萎和生長緩慢，而Ubi∷mTaGAMYB1水稻無明顯變化，說明小麥

miR159裂解水稻OsGAMYB參與干旱脅迫響應(yīng)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，myb33myb65擬南芥在干旱脅迫下與Ubi∷miR159水稻的表型相似，對干旱脅迫敏感［48］。這些說明miR159-GAMYB途徑響應(yīng)干旱脅迫在植物間并不具有功能保守性。在鹽脅迫下，miR159的響應(yīng)在不同植物間也出現(xiàn)了差異［68］，這其中的機(jī)理尚不清楚。

miR159在擬南芥營養(yǎng)組織中強(qiáng)烈沉默MYB33/65，且這種機(jī)制不受任何脅迫的影響。在ABA、干旱、寒冷、高溫等脅迫下，mir159abmyb-33myb65擬南芥與野生型一樣無響應(yīng)，而且進(jìn)一步研究表明這些脅迫無法抑制野生型擬南芥miR159從而使MYB33和MYB65表達(dá)［65］。擬南芥營養(yǎng)組織中miR159-GAMYB途徑響應(yīng)非生物脅迫的機(jī)理還尚不清楚。

4 miR159-GAMYB調(diào)控體系

miR159-GAMYB途徑在植物中高度保守，miR159通過裂解靶基因GAMYB在植物生長發(fā)育、逆境脅迫、信號傳導(dǎo)等有著重要作用。然而越來越多的研究表明，miR159-GAMYB還與其他眾多途徑相互影響，比如脫落酸（ABA）［66］、赤霉素（GA）等激素的調(diào)控，與其他microRNAs間的聯(lián)合互作，GAMYB-likes間的二級調(diào)控［14］等。這對全面了解miR159-GAMYB途徑的功能和機(jī)理有著重要作用。

4.1 GA-miR159-GAMYB信號通路

赤霉素（gibberellins，GAs）是一種普遍存在于高等植物的二萜羧酸類化合物，是一類重要的植物激素，目前發(fā)現(xiàn)的100余種赤霉素中只有少量具有活性，如GA1、GA3、GA4、GA7等［69］。赤霉素幾乎參與植物所有的生長發(fā)育過程，包括種子萌發(fā)、幼苗生長、根莖葉的伸長生長、花期、花器官發(fā)育和果實(shí)成熟等［70］。近些年分子生物學(xué)的發(fā)展表明GA信號通路的主要調(diào)控路徑為GA-GID1-DELLA［71-72］，這種模式在維管束植物中是高度保守的［71］，其中GID1（GIBBERELLIN INSENSITIVE DWARF1） 是GA的受體蛋白，DELLA蛋白是一類阻遏蛋白，屬于GRAS蛋白家族且廣泛分布于植物中，是GA信號中的抑制子。擬南芥基因組中含有5個DELLA蛋 白 成 員，分 別 是GA-INSENSI-TIVE（GAI）、REPRESSOR-OF-GAL-3（RGA）、RGA-LIKE1（RGL1）、RGL2和RGL3，水稻中只有1個DELLA成員，即SLENDER RICE1（SLR1）［73］。GA通 過GID1蛋 白和DELLA蛋白結(jié)合成GA-GID1-DELLA三聚體復(fù)合物，從而調(diào)控植物生長發(fā)育。當(dāng)GA濃度較低時，受體GID1不與GA結(jié)合，DELLA蛋白則與調(diào)控植物生長發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，抑制植物生長發(fā)育。當(dāng)GA濃度較高時，GA-GID1-DELLA形成三聚體來抑制DELLA蛋白的阻遏作用，同時促進(jìn)DELLA蛋白與泛素E3連接酶復(fù)合體（SCFSLY1/GID2）結(jié)合，導(dǎo)致DELLA蛋白泛素化，隨之被26S蛋白酶降解掉，從而消除DELLA蛋白對植物生長的抑制作用［74］。

4.1.1 GA-GAMYB信號通路 GAMYB與GA有著緊密的關(guān)系，因?yàn)樵诖篼湻N子中這類MYB基因編碼的MYB轉(zhuǎn)錄因子可以結(jié)合在GA信號下游基因（包括細(xì)胞程序性死亡、水解酶等相關(guān)基因）啟動子GARE元件中的TAACAA/GA序列上，進(jìn)而激活這些基因的表達(dá)，所以命名為GAMYB［9］。GA-GAMYB途徑還存在擬南芥［19］和水稻［30，41］種子糊粉中，番茄種子胚、胚乳［51］和子房［29］中，擬南芥［36］、水稻［30，41］、大麥［47］等植物花藥中，黃瓜花芽［46］中，青菜［33］中等。但是在擬南芥營養(yǎng)組織中，GAMYB不響應(yīng)GA信號，GAMYB不參與擬南芥GA信號調(diào)控開花［19］。

在種子糊粉細(xì)胞和花藥絨氈層中，GAMYB響應(yīng)GA信號促進(jìn)細(xì)胞程序性死亡。GA通過DELLA類蛋白進(jìn)而調(diào)控種子和花藥中的GAMYB，包括擬南芥RGA、GAI蛋白［36］，水稻SLR1蛋白［30，41］，大麥SLN1（SLENDER1）蛋 白［47］等，GA-DELLAGAMYB通路表現(xiàn)為GA通過解除DELLA蛋白的抑制作用進(jìn)而促進(jìn)GAMYB的表達(dá)。在番茄子房中，GA可能通過生長素來調(diào)控SlGAMYB［29］。

Aya等［75］分析進(jìn)化起源中GA與GAMYB的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)GA調(diào)控通路可能起源于GAMYB調(diào)控通路，在苔蘚（Physcomitrella patens）（缺少GA信號通路）中，其GAMYB同源基因的敲除產(chǎn)生了不正常的孢子，不能形成雄性器官，而是形成異常的雄性器官；在中國石松（Selaginella moellendorffii）中，GA處理能夠促進(jìn)小孢子外壁的形成，通過GA合成抑制則干擾其發(fā)育，由這種功能的相似性推測出GAMYB調(diào)控系統(tǒng)先于GA感應(yīng)系統(tǒng)。

4.1.2 GA-miR159信號通路 miR159響應(yīng)GA信號通路目前還存在很多差異，這其中包括不同種和不同品種間的差異和同一物種不同種類miR159的響應(yīng)差異。

在水稻［30］和擬南芥［19］中，miR159不響應(yīng)GA信號，但是葡萄［52，58，76-77］、草莓［53］、大麥［57］等植物的miR159響應(yīng)GA信號。在葡萄品種（Vitis vinifera L.‘Wink’）中，GA處 理 導(dǎo) 致VvmiR159水平下降，VvGAMYB水平上升［77］，而在葡萄品種“醉金香”中，GA處理導(dǎo)致VvmiR159c水平上升，VvGAMYB水平顯著下降［52］。這些說明miR159響應(yīng)GA信號存在物種間和品種間的差異。在‘白羅莎里奧’葡萄（Rosario Bianco）中，外源赤霉素處理后除VvmiR159b在果肉中被GA3上調(diào)表達(dá)外，VvmiR159a/c在果皮、果肉中被GA3處理后均下調(diào)其表達(dá)［76］?！白斫鹣恪逼咸阎?，外源赤霉素處理發(fā)現(xiàn)VvmiR159c在整個開花期間表達(dá)上升，但是VvmiR159a/b卻無明顯變化［52］。在草莓花托中，VvGAMYB受到miR159b的調(diào)控，外源性GA處理導(dǎo)致Fa-MIR159a顯著降低，而Fa-MIR159b無明顯變化，VvGAMYB無明顯變化［53］。這些表明在同一物種中不同miR159響應(yīng)GA信號有差異。

研究發(fā)現(xiàn)GA通過DELLA類蛋白調(diào)控miR159，這其中包括葡萄、大麥等植物。在葡萄中，外源赤霉素處理導(dǎo)致VvmiR159c表達(dá)上升，兩類編碼DELLA類 蛋 白 的VvSLR1和VvRGL1基 因 表 達(dá) 顯著下降，說明GA通過解除DELLA類蛋白來促進(jìn)VvmiR159c表達(dá)［52］。在大麥中，GA解除DELLA蛋白SLN1的抑制作用來促進(jìn)大麥miR159的表達(dá)［57］。

4.2 microRNAs聯(lián)合調(diào)控機(jī)制

miR159-GAMYB途 徑 與 另 一 種microRNA即miR319及其靶基因TCP（TEOSINTE BRANCHED1、CINCINNATA、PROLIFERATING CELL FATOR）有聯(lián)合互作關(guān)系。在擬南芥中miR159與miR319有高度的相似性，其21個核苷酸有17個核苷酸相同，miR319可以調(diào)控miR159的靶基因GAMYB，但是miR159卻不能調(diào)控miR319的靶基因TCP，不過miR319調(diào)控GAMYB的作用非常弱，而且相對于miR159在植株中廣泛大量表達(dá)，miR319在植株中表達(dá)豐度低且范圍小［14，78-79］，這也表明miR159在進(jìn)化上與miR319的緊密關(guān)系［22，45］。在MIM159擬南芥中除植株矮小、葉子上卷變圓、節(jié)間縮短等表型缺陷外，還出現(xiàn)了花萼花瓣小發(fā)育不完整，花小，花藥發(fā)育不完整，并且這與MIM319擬南芥的表型缺陷相似［24-25］，進(jìn)一步研究表明，TCP4和MYB33轉(zhuǎn)錄因子可以獨(dú)立或者互作形成異源二聚體激活MIR167A的啟動子，miR159和miR319通過抑制MYB33和TCP4進(jìn)而抑制miR167的表達(dá)，從而促進(jìn)miR167與花發(fā)育相關(guān)的靶基因ARF6/8（AUXIN RESPONSE FACTOR）的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控植物花器官發(fā)育［25］，這說明了miR159-miR319-miR167聯(lián)合調(diào)控植物花器官發(fā)育。在番茄中，miR159-SlGAMYBmiR167-SlARF8調(diào)控子房發(fā)育和坐果［29］。

植物營養(yǎng)生長幼年向成年轉(zhuǎn)變是植物發(fā)育的重要過程之一，是植物開花生殖生長的基礎(chǔ)，植物的營養(yǎng)階段轉(zhuǎn)變受到保守的miR156-SPLs（SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE）途 徑 的 調(diào)控。研究表明miR156-SPL-miR172聯(lián)合調(diào)控植物營養(yǎng)階段轉(zhuǎn)變，在幼苗時期，miR156的表達(dá)非常高，miR172的表達(dá)非常低，隨著植物生長，miR156的表達(dá)逐漸降低，其靶基因SPL9和SPL10的表達(dá)上升，SPL9/10轉(zhuǎn)錄因子可以結(jié)合在miR172的啟動子上來激活其表達(dá)，miR172的表達(dá)上升，進(jìn)而完成營養(yǎng)生長從幼年到成年的轉(zhuǎn)變［80］。Guo等［60］發(fā)現(xiàn)mir159ab擬南芥延遲了營養(yǎng)生長且miR156的表達(dá)量上升，進(jìn)一步的研究表明miR159的靶基因MYB33可以結(jié)合在MIR159A、MIR159C及它們的靶基因SPL9的啟動子上來促進(jìn)這些基因的表達(dá)進(jìn)而調(diào)控植物的營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)化，這些說明了miR159-MYB33可以調(diào)控下游的miR156和SPL基因發(fā)育來調(diào)控營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)化。miR156-SPL途徑還可以調(diào)控植物由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變［81］。這些為miR159-GAMYB途徑調(diào)控花期提供參考，比如mir159ab擬南芥花期延遲。

5 總結(jié)與展望

miR159-GAMYB途徑對植物生長發(fā)育（圖1）和脅迫響應(yīng)有著重要意義，其中營養(yǎng)生長、雄性生殖、種子育性和萌發(fā)、果實(shí)發(fā)育和脅迫響應(yīng)方面的調(diào)控對農(nóng)作物高產(chǎn)和抗逆培育有著重要參考價值，花期調(diào)控、花器官發(fā)育和營養(yǎng)生長方面的調(diào)控為觀賞植物培育提供了新思路。目前基于此類的研究多在模式植物中開展，受限于轉(zhuǎn)基因遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)等條件的制約，在其他一些經(jīng)濟(jì)作物和園藝觀賞植物中研究緩慢，這是今后研究的一個重要方向。

圖1 miR159-GAMYB途徑調(diào)控植物生長發(fā)育功能分析Fig.1 Function analysis of miR159-GAMYB pathway regulating plants growth and development

當(dāng)下研究中miR159-GAMYB調(diào)控途徑還有很多爭論和問題：（1）擬南芥營養(yǎng)組織（不包括根）中MYB33/65的表達(dá)抑制營養(yǎng)生長，這其中引起了什么下游事件？激活了什么下游基因？miR159強(qiáng)烈裂解沉默MYB33/65來保證正常營養(yǎng)生長發(fā)育，這種看似多余的調(diào)控機(jī)制有何生物學(xué)意義？GAMYB在擬南芥根和莖葉中功能完全相反，這其中的機(jī)理是什么？（2）雖然眾多研究表明GAMYB抑制植物營養(yǎng)生長，但是GAMYB這種功能是否具有保守性？為什么MIM159番茄的植株更高、MIM159大巖桐無明顯營養(yǎng)生長缺陷？目前miR159-GAMYB調(diào)控植物開花還尚有很多爭論，GAMYB在開花誘導(dǎo)上的功能是什么？（3）miR159和GAMYB在擬南芥種子中共表達(dá)，miR159對GAMYB微調(diào)的機(jī)理是什么（這種微調(diào)作用也存在眾多其他植物組織中）？mir159ab擬南芥產(chǎn)生了畸形種子，miR159-GAMYB對畸形種子形成的調(diào)控機(jī)理是什么？（4）MYB33/65的mRNA獨(dú)特二級結(jié)構(gòu)是如何讓miR159沉默MYB33/65？這其中的作用機(jī)制是什么？（5）目前miR159-GAMYB響應(yīng)逆境脅迫的研究多是集中在形態(tài)學(xué)和簡單的分子學(xué)分析上，其中miR159響應(yīng)逆境脅迫的機(jī)理還尚不明確。（6）miR159響應(yīng)GA信號表現(xiàn)出巨大的差異，包括不同miR159的響應(yīng)差異及組織和物種間差異，這種差異的分子機(jī)理是什么？有何生物學(xué)意義？

miR159-GAMYB調(diào)控途徑需要很多完善和補(bǔ)充，其中了解更多的miR159-GAMYB上下游基因、更多層次的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和完善準(zhǔn)確的調(diào)控機(jī)理尤為重要。