转基因衍生小干扰RNA通过不依赖蛋白质的调控重构内源调控网络，从而增强植物生长、株型和抗旱性能

植物能够产生多种小干扰RNA（siRNA）分子，调控发育、环境响应和免疫。尽管转基因来源的siRNA传统上被视为介导基因沉默的分子，但其能否主动调控内源性宿主通路，至今仍在很大程度上尚未得到探索。此前获得的表达向日葵编码转录因子HaHB4基因的拟南芥、小麦和大豆植株表现出耐水分亏缺特性。在本研究中，我们发现，表达能够产生HaHB4来源siRNA、但不产生HaHB4蛋白的反向重复构建体，可以避免转基因导致的生长代价，反而增强营养生长势和生殖性能。在拟南芥中，这些依赖DCL产生siRNA的植株在适宜和限水条件下均表现出根系生长增强、茎和髓部面积增加、茎生分枝增多以及种子产量提高。转录组分析显示，与生物胁迫相关的基因受到趋同性抑制，同时植株对细菌的易感性增加，对水杨酸介导的生长抑制敏感性降低，表明其免疫与生长之间的平衡发生了改变。对候选内源性HD-Zip I靶基因的功能表征进一步表明，athb20和athb53突变体分别重现了RNAi植株茎部扩展增强和茎生分枝增多的表型，提示内源性HD-Zip I基因可能是介导这些性状的候选因子。值得注意的是，在新获得的转基因大豆植株中也观察到了这些效应：在受控生长条件下，表达HaHB4来源的siRNA增强了植株的营养生长势。总体而言，这些研究结果表明，转基因来源的siRNA能够独立于蛋白质功能，重新构建内源性调控网络，为优化作物株型和产量提供了一种潜在策略。

植物产生多种小干扰RNA（siRNA）分子，用以调控发育、环境响应和免疫。尽管源自转基因的siRNA传统上被视为介导基因沉默的分子，但其能否主动调控宿主内源性通路，迄今仍在很大程度上尚未得到探索。此前获得的表达向日葵转录因子基因HaHB4的拟南芥、小麦和大豆植株表现出水分亏缺耐受性。在本研究中，我们发现，表达能够产生HaHB4来源siRNA、但不产生HaHB4蛋白的反向重复构建体，可以避免转基因导致的生长代价，反而增强营养生长势和生殖生长表现。在拟南芥中，这些依赖DCL产生siRNA的转基因株系在适宜水分和水分受限条件下均表现出根系生长增强、茎和髓部面积增加、茎生分枝增多以及种子产量提高。转录组分析显示，与生物胁迫相关的基因受到趋同抑制，同时植株对细菌的易感性增强，对水杨酸介导的生长抑制敏感性降低，表明免疫与生长之间的平衡发生了改变。对候选内源性HD-Zip I靶基因的功能鉴定进一步表明，athb20和athb53突变体分别重现了RNAi株系中茎部扩展增强和茎生分枝增多的表型，提示内源性HD-Zip I基因可能是介导这些性状的候选因子。值得注意的是，在新获得的转基因大豆植株中也观察到了这些效应：在受控生长条件下，HaHB4来源siRNA的表达增强了植株的营养生长势。总体而言，这些研究结果表明，转基因来源的siRNA能够独立于蛋白质功能，重新构建内源性调控网络，从而为优化作物株型和产量提供潜在策略。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.08.750206v1?rss=1

🏷️ 转基因小干扰RNA 植物生长调控 抗旱性 HD-Zip I转录因子 内源调控网络 作物株型改良