央廣網上海8月31日消息（記者傅聞捷 通訊員李沁園）復旦大學生命科學學院、遺傳工程國家重點實驗室教授楊金水課題組和副教授蘇偉合作研究，從一個水稻產量性狀相關基因簇LRK（leucine-rich repeat receptor kinase）上游鑒定到一例長鏈非編碼轉錄物，命名為LAIR（LRK cluster intergenic antisense RNA）。水稻中LAIR的過表達可以引起LRK基因簇部分基因的轉錄上調，改變LRK1基因組位點的組蛋白修飾狀態，并在植株水平產生顯著的增產表型。8月29日，相關研究成果以《水稻長鏈非編碼RNA LAIR過表達增加產量并調控鄰近座位基因簇表達》（“Overexpressing lncRNA LAIR increases grain yield and regulates neighbouring gene cluster expression in rice”）為題在線發表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

　　2012年，Djebali等人通過高通量轉錄組測序發現，真核生物基因組產生大量不具有蛋白質編碼能力、功能尚未明確的轉錄產物，即稱為遺傳“暗物質”的非編碼RNA。其中，長度大于200 nt的一類大型轉錄產物長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA），作為重要的調控因子廣泛參與多樣化的生物學進程，這一現象被多個研究團隊證實。近年來的熱點研究認為，lncRNA可以作為分子骨架，結合多類染色質修飾復合體并定位于基因組特異性位點，通過表觀遺傳修飾來調控相應基因表達。目前在植物中，lncRNA的研究結果相對有限，尤其在作物品種水稻中，與產量性狀相關的lncRNA尚未報道。

　　該課題組早在2006年就在水稻中定位到一個QTL（Quantitative Trait Locus）位點，可以顯著提高田間產量。精細定位最終鎖定一個含有8個LRR（leucine-rich repeat）-Kinase編碼基因的基因簇，命名為水稻產量基因LRK基因家族。在此基礎上，研究團隊進一步從LRK基因簇上游5’端區域，位于LRK1座位處，鑒定到一例反義鏈轉錄物LAIR。LRK1位于LAIR第一個內含子中，兩者之間沒有序列重疊區。LAIR過表達能夠激活部分LRK基因表達水平，并在水稻植株水平表現出產量性狀顯著改良表型。基因組表觀遺傳分析發現，過表達LAIR的株系中在轉錄激活的LRK1基因染色質區域存在組蛋白H3K4me3和H4K16ac修飾富集信號。此外，染色質修飾蛋白OsMOF和OsWDR5也富集于LRK1基因組區域。與此同時，研究團隊還發現，LAIR能夠在水稻細胞內結合染色質修飾蛋白OsMOF和OsWDR5，并可與LRK1基因的5’-和3’-非翻譯區特異互作。

圖：LAIR激活調控LRK基因簇并改良產量性狀

　　a. LAIR轉錄自LRK基因簇上游反義鏈；b. LAIR過表達產生增產表型；c. LAIR激活調控LRK基因簇；d. LAIR調控功能模式圖。

　　本研究首次在水稻中鑒定到一例與產量性狀相關、起轉錄激活作用的lncRNA，可能經由表觀遺傳途徑，調控一個基因簇的表達。這一植物lncRNA分子功能研究領域的重要發現將為農作物的遺傳改良帶來新的思路和途徑。

　　復旦大學生命科學學院、遺傳工程國家重點實驗室博士王瑩為論文第一作者，蘇偉和楊金水為共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃“水稻功能基因組研究與應用”項目、國家自然科學基金、中國博士后科學基金、上海市科技興農重點攻關農業種質資源創新基礎研究項目的基金資助。