【重磅】国内16位顶尖学者联合发表植物RNA调控综述

真核生物基因组普遍存在全局性转录活动，能够生成种类丰富、数量庞大的RNA分子。在植物生命进程中，各类RNA分子作为核心调控元件，广泛参与植物生长发育、形态建成及逆境环境响应等关键生物学过程，是维系植物正常生命活动的重要调控因子。RNA的生物学功能不仅由自身核苷酸一级序列决定，还受到转录后加工、代谢降解、化学修饰及高级空间结构形成等多层次、多维度机制的协同调控，共同塑造其功能特异性与作用模式。

近十年来，高通量测序、单分子测序及精准基因组编辑等前沿技术的飞速发展，极大推动了植物RNA生物学的研究进程，大幅深化了人们对RNA调控机制与功能网络的认知。与此同时，植物RNA研究体系也逐步突破传统模式，从以拟南芥为核心的模式植物基础研究，逐步拓展至水稻、玉米、小麦等各类重要农作物，研究场景与应用范围持续拓宽。深入解析植物精细、复杂的RNA调控网络，不仅能够完善植物分子生物学的基础理论体系，也为作物抗逆育种、品质改良、产量提升等遗传改良工作提供关键理论依据与基因资源，具有重要的基础研究价值与农业应用价值。

近日，SCIENCE CHINA Life Sciences（《中国科学：生命科学》英文版）在线发表了由清华大学戚益军教授领衔，中山大学陈月琴教授、南方科技大学郭红卫教授、翟继先教授、中国科学院微生物研究所郭惠珊研究员、内蒙古大学杭润来研究员、北京大学贾桂芳教授、朱丹萌研究员、深圳大学莫蓓莘教授、青岛农业大学王震教授、浙江大学武亮教授、香港中文大学（深圳）夏亦荠教授、中国科学院分子植物科学卓越创新中心‌杨小飞研究员、复旦大学郑丙莲教授、中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风院士等16位领域顶尖学者共同撰写的植物RNA的调控与功能前沿综述。

该综述系统梳理了植物各类RNA的作用机理、结构修饰特征及其在作物农艺性状改良中的转化价值，重点总结了非编码RNA、RNA表观遗传调控、RNA化学修饰等热门领域的最新研究突破，并对未来植物RNA生物学的研究方向与发展趋势进行了前瞻性展望。

该综述整体划分为八大模块，系统覆盖植物RNA生物学的核心研究领域，层层递进地阐释了植物RNA的调控机制与应用潜力：

第一部分系统梳理了mRNA的完整生命周期，涵盖转录生成、可变剪接、3′末端加工及转录本降解全过程，明确了内含子滞留等可变剪接模式与3′末端加工机制是塑造植物转录组多样性的核心因素，同时详细解析了5′→3′、3′→5′转录本降解途径，以及无义介导的mRNA降解（NMD）、no-go降解（NGD）、非终止降解（NSD）等精准质控体系的作用机制，阐明其在清除异常转录本、保障蛋白质正常合成中的关键作用。

第二部分重新界定了rRNA、tRNA、snoRNA、snRNA等经典看家非编码RNA的生物学功能，打破了其仅参与翻译、剪接的传统认知，证实这类RNA可响应环境信号、生成功能性小RNA，参与植物发育调控、逆境适应及染色质重塑与基因沉默过程。

第三部分聚焦植物小RNA（sRNA），阐明了miRNA、各类siRNA的生物合成途径与作用模式，揭示其通过靶标切割、翻译抑制、DNA甲基化修饰等方式，全面调控植物生长发育与逆境响应过程，同时指出sRNA非细胞自主性移动与跨界运输的特性，是连接植物发育调控与逆境适应的核心纽带。

第四部分综述了长链非编码RNA（lncRNA）的多功能调控机制，改变了其为转录噪音的早期认知，总结了lncRNA通过招募染色质修饰复合物、吸附miRNA、调控蛋白活性及编码功能性小肽等多种途径，参与植物开花、繁殖、根系发育及逆境应答的分子机制，确立了其在植物调控网络中的重要地位。

第五部分围绕RNA高级结构展开，介绍了体内RNA结构解析的前沿测序技术，揭示了RNA二级结构在RNA剪接、翻译调控及温度感知中的生物学功能，同时阐释了TPP核糖开关、序列变异介导的RNA结构重塑（ribosnitch）在作物性状调控中的重要价值。

第六部分聚焦新兴的RNA修饰领域，系统总结了m⁷G、NAD等非经典帽结构及m⁶A、m⁵C、ac⁴C等内部RNA修饰，阐述了介导修饰生成、去除与识别的“书写器”“擦除器”“阅读器”蛋白体系，揭示了RNA修饰作为重要转录后调控层级，广泛参与植物发育、免疫及逆境响应的调控机制。

第七部分（图1）立足农业应用场景，总结了RNA调控在作物遗传改良中的转化价值，通过人工改造miRNA、lncRNA可有效提升作物产量、抗逆性与养分利用效率；同时，RNA干扰（RNAi）技术，包括喷雾诱导基因沉默（SIGS）、微生物诱导基因沉默（MIGS）及跨界RNAi机制，为作物病虫害绿色防控提供了新型环保策略，突破了传统化学防治的局限。

第八部分展望了植物RNA生物学的未来发展方向与核心挑战，提出需深入解析不同RNA调控通路的协同机制、推进单细胞水平RNA动态研究，同时指出ncRNA编辑、RNA合成生物学、新型RNAi技术及多工具联合基因编辑体系，将为植物精准育种、绿色农业与可持续农业发展提供全新技术支撑。

图1. RNA调控在作物改良中的应用。图中列举了代表性的参与作物产量调控以及非生物胁迫和生物胁迫响应的内源长链非编码RNA（lncRNA）和小RNA（sRNA），包括miRNA和phasiRNA，以及人工设计的双链RNA（dsRNA）和RNA修饰。

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