轉(zhuǎn)座子(transposon)是一段自身能夠插入到基因組上的DNA片段，上世紀(jì)40年代，芭芭拉·麥克林托克(Barbara McClintock)首先在玉米中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)座子。從簡單的細(xì)菌到復(fù)雜的人類，轉(zhuǎn)座子廣泛存在。轉(zhuǎn)座子隨機(jī)插入到重要基因中，會(huì)引發(fā)疾病、癌癥和其他生理缺陷。DNA甲基化、組蛋白修飾和小分子RNA等表觀遺傳修飾嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)座子沉默。水稻是重要的糧食作物和單子葉模式植物，水稻基因組超過35%的序列由轉(zhuǎn)座子和重復(fù)序列構(gòu)成。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所曹曉風(fēng)實(shí)驗(yàn)室前期工作發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化、組蛋白甲基化和組蛋白去甲基化調(diào)控水稻Tos17和Karma轉(zhuǎn)座子活性，但小分子RNA對(duì)水稻轉(zhuǎn)座子及其旁鄰基因的表觀遺傳調(diào)控還不清楚。

　　曹曉風(fēng)課題組通過對(duì)負(fù)責(zé)加工產(chǎn)生小分子RNA的酶OsDCL3a的研究，揭示依賴OsDCL3a的24-nt 小分子RNA主要通過調(diào)控轉(zhuǎn)座子旁臨基因的表達(dá)進(jìn)而對(duì)水稻重要農(nóng)藝性狀精細(xì)調(diào)控。研究人員發(fā)現(xiàn)，水稻OsDCL3a RNAi株系表現(xiàn)出株高降低、葉夾角變大以及穗長變短的多效發(fā)育表型。依賴OsDCL3a的24-nt小分子RNA主要來源于水稻基因組上的重復(fù)序列，特別是MITE類轉(zhuǎn)座子位點(diǎn)。這些24-nt 小分子RNA通過介導(dǎo)H3K9me2等異染色質(zhì)修飾調(diào)控旁鄰基因的表達(dá)，其中包括多個(gè)調(diào)節(jié)赤霉素和油菜素內(nèi)酯平衡的關(guān)鍵基因。這些基因在水稻株高和葉夾角等重要農(nóng)藝形狀的形態(tài)建成中發(fā)揮重要作用。該工作揭示了24-nt小分子RNA調(diào)控水稻基因組中的MITE類轉(zhuǎn)座子及其附近基因表達(dá)的表觀遺傳調(diào)控基礎(chǔ)。24-nt小分子RNA調(diào)控轉(zhuǎn)座子進(jìn)而調(diào)控重要農(nóng)藝性狀，為進(jìn)一步從表觀遺傳角度進(jìn)行水稻改良及分子設(shè)計(jì)育種提供新的線索和手段。MITE類轉(zhuǎn)座子在動(dòng)、植物中廣泛存在，該機(jī)制很可能不僅在水稻、玉米等農(nóng)作物中是保守的，還可能為腫瘤發(fā)生等研究提供重要線索。

　　相關(guān)結(jié)果于2月19日在PNAS 雜志在線發(fā)表。曹曉風(fēng)課題組的博士研究生魏麗亞以及顧連峰博士和宋顯偉博士為共同第一作者。該研究得到了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃“973”項(xiàng)目、轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)和國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目的資助。