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miRNAs作為一類負(fù)調(diào)控的small RNA參與植物的生長發(fā)育，逆境響應(yīng)以及代謝生理等過程。近年來在植物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上百個miRNA，其中有20個miRNA家族的功能在不同的植物種里非常保守，而其余miRNA的功能多數(shù)還未鑒定。近來的研究表明miRNA直接參與了植物營養(yǎng)元素的代謝生理過程。例如，miR169調(diào)控植物的氮（N）元素代謝；miR399，miR827和miR2111調(diào)控植物的磷（P）元素代謝；miR395調(diào)控硫（S）元素的轉(zhuǎn)運、吸收和代謝過程；miR397、miR398、miR408和miR857參與植物的銅（Cu）元素代謝。

為了研究miRNA在調(diào)控植物N代謝方面功能，植物分子生物學(xué)研究組余迪求研究員所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用Solexa深度技術(shù)分別分析了正常條件和缺N元素條件下擬南芥small RNA。通過生物信息學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了20個尚未發(fā)現(xiàn)的新擬南芥miRNA，同時預(yù)測了它們相應(yīng)的靶基因。通過比較已知的miRNA在N元素缺乏條件下的表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)了24個受N元素缺乏而抑制表達(dá)的miRNA和10個受N元素缺乏而誘導(dǎo)表達(dá)的miRNA。miR826作為一個新的、受N缺乏而誘導(dǎo)表達(dá)的miRNA，可能參與調(diào)控芥子油苷的生物合成過程。在受N元素缺乏而抑制表達(dá)的miRNA里，有15個分別直接參與了植物P、S和Cu的代謝調(diào)控，表明miRNA在調(diào)控植物營養(yǎng)元素穩(wěn)態(tài)方面起著關(guān)鍵的生物學(xué)作用。通常認(rèn)為，N元素缺乏的逆境環(huán)境會促進(jìn)植物的根系發(fā)生變化，例如側(cè)根增加。盡管如此，目前有關(guān)N元素的缺乏促進(jìn)植物根發(fā)育的分子生物學(xué)調(diào)控機(jī)制尚不清楚。該研究發(fā)現(xiàn)，在N元素缺乏的逆境環(huán)境下，miR160和miR167可以直接負(fù)調(diào)控其靶基因生長素響應(yīng)因子（ARF基因）的表達(dá)從而影響根的形態(tài)建成；而miR171則可以通過調(diào)控它的SCL靶基因參與根系發(fā)育。

該研究內(nèi)容以Identification of nitrogen starvation-responsive microRNAs in Arabidopsis thaliana為題發(fā)表在PLoS ONE上。該研究得到青年科學(xué)基金和農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因植物專項基金資助。