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硫元素是植物生長發(fā)育必不可少的大量元素之一。植物主要通過根從土壤中以硫酸根的形式獲取硫元素，并將其轉(zhuǎn)運到植物的不同組織，然后被組織細胞同化利用，參與植物新陳代謝。植物所吸收獲得的硫酸根經(jīng)過硫同化途徑被還原為低價硫，然后參與含硫化合物（如半胱氨酸，甲硫氨酸等）的形成，而多余的硫酸根則被運輸?shù)狡渌M織和（或）在細胞的葉泡內(nèi)儲存。近期，中國科學(xué)院西雙版納植物園植物基因功能研究組余迪求研究員的博士研究生梁崗?fù)瑢W(xué)通過近5年的潛心分析，系統(tǒng)解釋了microRNA395如何參與調(diào)控硫酸根在擬南芥體內(nèi)的吸收、轉(zhuǎn)運和同化的生物學(xué)過程及其分子機制。該研究成果已被國際著名學(xué)術(shù)刊物《The Plant Journal》接受發(fā)表。

在成熟葉衰老過程中，硫元素一般被認為是不能向幼葉轉(zhuǎn)移的。但是該研究發(fā)現(xiàn)，在硫充足的情況下，擬南芥的硫轉(zhuǎn)蛋白SULTR2;1可以將游離態(tài)形的硫酸根從老葉轉(zhuǎn)運到正在發(fā)育的幼葉。當(dāng)植物處于硫缺乏條件時，植物的幼葉往往首先表現(xiàn)出缺硫癥狀（如黃化），這似乎說明硫酸根是不可以轉(zhuǎn)移的。但進一步的研究表明，在缺硫情況下，植物體內(nèi)MicroRNA395的表達水平被顯著地誘導(dǎo)提高。受到誘導(dǎo)的microRNA395迅速而有效地抑制了其靶基因SULTR2;1的表達，從而限制了硫酸根從老葉向新葉的轉(zhuǎn)運。

microRNA395不僅參與硫酸根的轉(zhuǎn)運，而且還在硫酸根的同化途徑中起作用。micorRNA395所調(diào)控的另外一組靶基因是APS酶，它們在硫同化途徑中負責(zé)活化硫酸根。在缺硫條件下microRNA395通過抑制APS1和APS4，部分限制了硫酸根進入同化途徑。通過高表達microRNA395基因，研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植物過量積累了硫酸根，這說明microRNA395參與了硫酸根的積累。

通過生物信息學(xué)預(yù)測發(fā)現(xiàn)，microRNA395在單子葉和雙子葉植物中非常保守，并且其所調(diào)控的靶基因也是非常保守的。這表明microRNA395參與硫代謝調(diào)控的分子機制也適用于其他植物物種。

該研究詳盡的闡述了microRNA395如何調(diào)控硫酸根在擬南芥葉片中的積累和轉(zhuǎn)運，解釋了植物應(yīng)對缺硫情況的機制，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)耕作提供了一定的理論依據(jù)。