加州大学河滨分校的科学家们在快速变暖的星球上控制植物对温度反应的竞赛取得了显着进展。这一突破的关键是 miRNA，一种比人类头发宽度小近 200,000 倍的分子。

　　随着温度的适度升高，植物会长得更高，以避开更热的地面并获得更新鲜的空气。发表在《自然通讯》杂志上的一项具有里程碑意义的研究表明，microRNA 或 miRNA 是这种生长所必需的。该研究还确定了 100 多种可能性中哪些 miRNA分子是必不可少的。

在不同条件下生长的拟南芥幼苗。图片来源：Chen/UCR

　　“我们发现，如果没有 miRNA，即使我们提高温度，甚至在添加生长激素的情况下，植物也不会生长，”UCR 植物学教授和研究合著者 Meng Chen 说。

　　RNA 是一种存在于所有活细胞中的核酸，它的作用是充当信使，携带来自细胞 DNA 的指令以制造各种蛋白质。MicroRNA 也是生物细胞健康发育所必需的。它的创建是为了与特定的 RNA 靶标结合，并防止该靶标产生其设计制造的目标。

　　“MiRNA 通过在其靶标中诱导裂解，或通过抑制其靶标 RNA 转化为另一种蛋白质来抑制其靶标 RNA 的产生，”UCR 植物学教授和研究合著者陈雪梅说。

　　UCR 的 Xuemei Chen 实验室帮助发现了植物中的 miRNA。Meng Chen 的实验室先前确定了参与植物温度敏感性早期阶段的成分。两组科学家联手研究在其他生命形式中如此重要的 miRNA是否也在植物的温度反应中发挥作用。

　　对于这个测试，科学家们只观察了温度从 21 摄氏度到 27 摄氏度的轻微升高。作为参考，室温平均约为 20 摄氏度。“我们没有研究压力反应。我们想研究温度感应，而不会将其提高到会杀死植物的水平，”孟晨说。

　　研究人员以拟南芥(Arabidopsis)为对象，这是一种与芥菜和卷心菜有亲缘关系的小型开花植物，研究了 miRNA 水平极低的突变形式。如果没有 miRNA，拟南芥突变体就无法通过正常生长来响应温度变化。

　　然后他们做了一个遗传学实验。“我们想知道我们是否可以对突变体拟南芥进行额外的突变，这些突变体不能产生 miRNA 并恢复它们感知温度的能力，”陈雪梅说。第二个实验成功了，她说，“完美”，它揭示了一个负责恢复 miRNA 水平和植物热感应能力的基因。

　　接下来，该团队面临着寻找参与温度响应的精确 miRNA 的挑战。拟南芥产生 140 种 miRNA 分子。科学家们假设负责分子的水平会随着温度的升高而升高，但事实并非如此。

　　回顾 miRNA 结合并关闭目标 RNA 分子，该团队转而研究了原始突变拟南芥植物和他们创造的第二个突变植物中不同的目标 RNA 分子水平。

　　“看看这个，我们发现 14 个 miRNA 的靶点发生了变化，除了这些靶点，我们还发现了 miRNA，”陈雪梅说。

　　在确定了正确的 miRNA 分子后，该团队最终拼凑出一张温度响应的综合图。它涉及两个重要部分：感知温度的分子和生长素，生长素是一种激素，可以通过促进植物生长来响应感知到的东西。

　　“在传感器和响应器之间是 miRNA。没有它，植物可以感知热量，但不能通过生长来响应它。它是一个守门人，可以关闭或允许植物应对环境温度变化，”孟晨说.

　　在他们的实验中，该团队发现 miRNA 也是植物对邻近植物反射的阴影做出反应所必需的。

　　“我们的发现将所有植物中发现的三种元素之间的点联系起来，这三种元素是植物对其环境做出反应的关键，”陈萌说。“这包括监测温度和光照变化的传感器、驱动植物生长的激素，以及控制植物发育的 miRNA。”

　　研究人员希望他们的发现可用于在气候变化时提高作物产量。

　　“潜力在于我们可以利用它来操纵植物对当地温度和光照条件的反应，并控制它们在不同环境中的生长，”Meng Chen 说。