铅是农业生产中主要的重金属污染物之一，环境中过量的铅影响植物生长发育、籽粒产量和品质，并通过食物链威胁人类健康。相位小分子干扰RNA（phasiRNA）是植物体内一类特殊的内源性小RNA，它们调控植物生长发育和对环境胁迫的耐受性。
近日，沈亚欧教授团队在国际期刊Plant Physiology发文，揭示了一个玉米PHAS 位点（ZmTAS3j）衍生的phasiRNA介导玉米铅积累和铅耐受性的分子机制。
该团队构建了305份玉米自交系在铅胁迫下的小分子RNA文库，鉴定出起源于13个PHAS基因的55个高置信度phasiRNA。其中44个phasiRNA的表达丰度在群体水平上与玉米根系中铅积累量高度相关，这些phasiRNA的靶基因主要富集在离子转运和离子输入通路。eGWAS分析进一步揭示，ZmTAS3j受其3’端一个顺式eQTL（eQTL1）调控，影响其表达量并导致玉米群体根系中铅含量变异。进一步利用瞬时表达系统、5’RACE、拟南芥异源表达和玉米过表达等方法，验证了ZmTAS3j受zma-miR390的靶向剪切进而产生tasiARF，tasiARF作用于ZmARF3转录因子，影响其下游靶基因ZmHMA3和ZmSAURs的表达，最终介导玉米根系中铅积累量和铅耐受性。该研究为玉米重金属耐受性的遗传改良提供了新的分子靶点。
图 ZmTAS3j调控玉米铅积累和铅耐受性的分子模型
四川农业大学毕业博士李昭玲为该论文第一作者，沈亚欧教授为通讯作者。四川农业大学马浪浪副教授、侯凤霞讲师、邹超英讲师、毕业硕士姜丽和王晨、在读博士龙萍和张敏燕、毕业博士刘鹏、黄永财教授也为该研究做出了重要贡献。本研究得到十四五国家重点研发计划项目、四川省科技厅青年创新团队项目、面上项目、国家重点实验室项目等资助。
