陜西
植物雖不能移動，卻能在體內系統性傳遞信息。無論是葉片感知低溫、根系吸收養分，還是調控開花時間、抵御病原入侵等，植物依賴一套復雜而精密的信號網絡來協調全身的生長發育。過去，人們普遍認為激素、蛋白質和代謝物是這些信號的主要載體，越來越多的證據表明，RNA正成為植物遠距離通信的重要“語言”。
近日，應 Trends in Plant Science 主編特約邀請， 河北農業大學大白菜遺傳育種團隊聯合馬克斯普朗克分子植物生理學研究所 在該期刊 發表題為 Systemic mobile RNAs: From molecular mechanisms to agricultural applications 的綜述文章 。 該文系統梳理了植物移動RNA的運輸路徑、調控機制、生物學功能及農業應用進展，揭示了移動RNA作為植物系統性信號分子的核心作用，并展望了其在精準育種與綠色農業中的廣闊應用前景。
RNA：植物體內的信息“快遞員”
長期以來，RNA被視為遺傳信息從DNA向蛋白質傳遞的“中間人”。但近年研究發現，部分RNA能夠突破細胞邊界，在植物體內進行長距離運輸，成為協調不同器官生長發育與環境響應的信號分子。目前已發現具有移動能力的RNA包括mRNA、miRNA、siRNA、lncRNA及phasiRNA等。它們可能通過胞間連絲、細胞外囊泡和韌皮部等路徑，實現葉片、莖、根及生殖器官之間的信息交流。
圖1 植物體內RNA移動潛在途徑示意圖
解碼RNA移動的“分子密碼”
RNA的運輸并非隨機，而是受到精確調控。研究表明，RNA分子中存在特定的移動元件（mobility motifs），如tRNA-like sequence（TLS）等特殊序列結構，可作為RNA運輸的“通行證”。與此同時，RNA結合蛋白（RNA-binding proteins，RBPs）能夠識別這些元件，引導RNA定向運輸。此外，m?C和m?A等RNA二級修飾可能通過參與調控RNA的穩定性與運輸復合體識別，從而決定其是否具備遠程運輸的能力。
調控植物生長發育和逆境適應
移動RNA廣泛參與植物 關鍵 生命活動。研究發現，它們能夠調控莖尖分生組織干細胞穩態、葉片發育、塊莖形成、根系構型及開花時間等重要過程。 此外 ，在低溫、干旱、鹽脅迫或養分缺乏等逆境 脅迫 下，移動RNA作為系統性信號，幫助植物快速建立全身性響應機制。
圖2 植物中短距離和長距離移動RNA的生物學功能
推動未來農業技術創新
當前， 移動RNA不僅是基礎研究的熱點， 也 正在成為農業生物技術創新的突破口。近年來，研究人員利用RNA移動元件開發出“移動CRISPR/Cas9”基因編輯技術。通過將TLS等移動元件與CRISPR/Cas9系統融合，可實現基因編輯信號在植物體內遠距離運輸，從而獲得不含外源DNA的編輯后代，為無轉基因精準育種提供了全新策略。與此同時，基于RNA干擾（RNAi）的綠色植保技術也快速發展。研究人員利用植物細胞外囊泡和工程化納米載體遞送RNA分子，精準沉默病原菌和害蟲關鍵基因，實現高效、環保的病蟲害防控，有望減少傳統化學農藥使用。
圖3 移動RNA在作物育種與植物保護中的應用
展望未來
移動RNA的研究正在重塑我們對植物信息傳遞機制的理解。從基礎生物學到農業應用，這一領域展現出巨大的潛力。未來，隨著單分子RNA成像、空間轉錄組學、合成生物學與納米技術的不斷發展，移動RNA有望成為未來作物精準改良、綠色植保和可持續農業的重要技術平臺，為全球糧食安全提供創新解決方案。
河北農業大學園藝學院趙建軍教授、楊磊教授和德國馬克斯·普朗克分子植物生理學研究所（MPIMP）Friedrich Kragler教授為論文通訊作者，河北農業大學在讀博士生吳玉琴與河北農業大學生命學院王雙鳳講師為論文的共同第一作者。本研究得到國家自然科學基金海外高層次人才項目和河北省自然科學基金燕趙青年科學家的資助。
文章鏈接：
https://authors.elsevier.com/c/1nFPt4rGdji0f3
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