2020年8月17日，华南农业大学夏瑞课题组和美国唐纳德.丹佛斯植物科学中心Meyers课题组在The Plant Cell上联合发表题为“Phased Secondary Small Interfering RNAs (phasiRNAs) in Plants: Their Biogenesis, Genic Sources, and Roles in Stress Responses, Development, and Reproduction”的综述文章。

PhasiRNAs (phase secondary smallinterfering RNA, PhasiRNAs)是植物中主要的一类小RNA，在植物发育过程中发挥重要作用，但其大部分功能尚不明确。其中，一些被称为反式作用小干扰RNA (tasiRNAs)的phasiRNAs在发育过程中通过降解其靶标基因并发挥作用。然而，其他phasiRNAs的靶点或生物学作用还有待研究。得益于大量植物基因组测序数据的释放，测序方法的不断更新，以及计算生物学和生化/分子/遗传分析的改进，关于phasiRNA生物起源、在开花植物中的保守性和特异性的新见解不断涌现。这篇综述概括了phasiRNA生物学的最新进展，尤其关注与雄性生殖相关的两类phasiRNA:21-nt（在花药发生早期积累）和24-nt（在细胞减数分裂期间产生）。概述了phasiRNA的生物起源、功能和进化。最后，提出尚未解决的问题，以及对未来研究的展望。

第一部分，文章从phaisRNA的产生机制出发，对比了phaisRNA 产生的“ont-hit”和“Two-hit”模型的异同，阐述22-nt miRNA trigger的产生的新机制，phasiRNA相位模式的建立（图1A）。同时也概括了由不同相位模式叠加形成的新型相位模式，比如9-nt-12-nt相位模式以及12-nt-12-nt相位模式（图1B）；此外，还补充了其他产生phasiRNA的可能机制，phasiRNA产生的亚细胞定位及其可移动性。

图1. PhasiRNA相位模式建立的分子机制

第二部分，文章阐释了phasiRNA及其触发miRNA的进化，以及最保守的几条phasiRNA通路在植物中的保守性（图2）。

图2. phasiRNA通路在陆生植物中的保守性

第三部分，文章综述了不同的phasiRNA通路在植物发育，非生物及生物逆境中的调控功能（图3）。

图3. PhaisRNA在植物抗逆及生长发育中的作用

第四部分，文章重点讨论一类特异表达于花药和植物生殖发育相关的phasiRNA（reproductive phasiRNA），分别对花药减数分裂前大量积累的21-nt的phasiRNA和减数分裂期大量积累的24-nt的phasiRNA的产生机制，生物学功能和可能的作用机制（图4）进行了探讨。同时提出了生殖发育相关phasiRNA研究领域尚未解决的主要问题。

图4. 生殖发育相关phasiRNA的表达积累和作用示意图

夏瑞课题组刘元龙博士和Meyers实验室滕冲博士为该综述的共同第一作者，夏瑞老师和Dr. Blake Meyers为共同通讯作者。文章得到国家重点研发专项以及美国国家科学基金会植物基因组研究计划等项目的支持。同时感谢Joanna Friesner博士, Rachel Egger博士和Virginia Walbot教授在文章写作初期提供的宝贵建议。

全文链接：http://www.plantcell.org/content/early/2020/08/18/tpc.20.00335