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母性siRNAの豊富な発現は、種子発生の保存された特徴である
Abundant expression of maternal siRNAs is a conserved feature of seed development.
PMID: 32541052 PMCID: PMC7334491. DOI: 10.1073/pnas.2001332117.
抄録
小型RNAは植物生殖組織に豊富に存在し、特に24-ヌクレオチド(nt)小型干渉RNA(siRNA)である。ほとんどの24-nt siRNAは、RNA Pol IVおよびRNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE 2 (RDR2)に依存しており、RNA-directed DNA methylation (RdDM)と呼ばれるプロセスで、何千ものゲノム座のDNAメチル化を確立する。この過程で、RdDMは母方の胞子植物において種子の発育を成功させるために必要とされる。ここでは、少数のsiRNA遺伝子座が、種子の発育中のsiRNA発現の90%以上を占めていることを示している。これらの遺伝子座は、そのコピー数やゲノムの特徴との関連においてユニークな特徴を示しているが、RNA Pol IV/RDR2への依存性やRdDMにおける役割においては、標準的な24-nt siRNA遺伝子座と類似している。これらの遺伝子座は受精前の卵巣で発現し、受精後の種子被膜、胚、内胚葉で発現している。我々は、サイレン遺伝子座の配列が急速に進化しているにもかかわらず、多様な血管原植物において24-nt siRNAの発現パターンが類似していることを観察した。また、末期では、サイレンsiRNAは母方に著しい偏りを示し、母方の胞子組織でのサイレン発現がサイレンsiRNAの蓄積に必要であることが明らかになった。これらの結果から、種子の発生は、親不孝組織に輸送され、親不孝組織で機能している可能性のある豊富な母性siRNAの影響下で行われることが示された。
Small RNAs are abundant in plant reproductive tissues, especially 24-nucleotide (nt) small interfering RNAs (siRNAs). Most 24-nt siRNAs are dependent on RNA Pol IV and RNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE 2 (RDR2) and establish DNA methylation at thousands of genomic loci in a process called RNA-directed DNA methylation (RdDM). In , RdDM is required in the maternal sporophyte for successful seed development. Here, we demonstrate that a small number of siRNA loci account for over 90% of siRNA expression during seed development. These loci exhibit unique characteristics with regard to their copy number and association with genomic features, but they resemble canonical 24-nt siRNA loci in their dependence on RNA Pol IV/RDR2 and role in RdDM. These loci are expressed in ovules before fertilization and in the seed coat, embryo, and endosperm following fertilization. We observed a similar pattern of 24-nt siRNA expression in diverse angiosperms despite rapid sequence evolution at siren loci. In the endosperm, siren siRNAs show a marked maternal bias, and siren expression in maternal sporophytic tissues is required for siren siRNA accumulation. Together, these results demonstrate that seed development occurs under the influence of abundant maternal siRNAs that might be transported to, and function in, filial tissues.