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针对全球水稻生产面临的 Heat stress 威胁，本研究聚焦 microRNA396(miR396) 家族成员 miR396f 的功能解析。通过多步筛选锁定靶基因 Growth-regulation factor 7(GRF7)，遗传证据揭示 miR396f-GRF7 模块在苗期与花期均正向调控耐热性：miR396f 敲除系(396fKO) 热敏感，而 GRF7 敲除系(grf7) 耐热性增强。转录组提示 GRF7 可能参与糖代谢通路，为气候适应性作物育种提供了新靶点。
在全球气候变化日益加剧的背景下，极端高温天气频发，这对粮食安全构成了严峻挑战。作为全球半数人口的主粮，水稻的生长发育极易受到热胁迫的影响，尤其在抽穗扬花期，短短几天的异常高温就可能导致结实率大幅下降，造成严重的减产。因此，挖掘水稻耐热性的关键遗传调控因子，培育能够抵御高温的“气候韧性”作物品种，已成为农业科学家亟待解决的重大课题。尽管科学界早已发现 microRNA396（miR396）家族在植物应对非生物胁迫中扮演着重要角色，但其具体成员 miR396f 在高温响应中的确切功能与作用机制，长期以来却如同一团迷雾，未被清晰揭示。正是为了拨开这层迷雾，来自相关领域的研究团队深入探究了 miR396f 及其靶基因在水稻耐热性中的调控网络，相关成果发表在了期刊《Rice》上。
为了回答上述问题，研究人员首先观察了 miR396f 的表达特性，发现它是一种受热诱导的 miRNA，且在维管束中优势表达。通过启动子序列的自然变异分析，他们发现耐热品种 HT54 比热敏感品种 HT14 具有更强的转录诱导能力。随后，利用多步筛选策略，研究团队成功锁定了生长调节因子 7（Growth-regulation factor 7, GRF7）作为 miR396f 在高温胁迫下的直接作用靶点。进一步的遗传学证据表明，miR396f-GRF7 模块构成了水稻耐热性的新型正调控枢纽：敲除 miR396f 的基因编辑株系（396fKO）表现出显著的热敏感性，而敲除其靶基因 GRF7 的突变体（grf7）反而展现出增强的耐热性。此外，对 grf7 突变体进行的转录组测序分析暗示，GRF7 可能通过参与调控糖代谢通路来影响水稻的耐热表现。这一发现不仅解析了 miRNA 介导的耐热调控新机制，也为未来的分子设计育种提供了极具价值的基因靶点。
在研究过程中，作者综合运用了多种关键技术手段。首先，利用自然群体材料，比较了耐热品种 HT54 与热敏感品种 HT14 中 miR396f 的诱导表达差异及启动子序列变异。其次，采用多步筛选策略（包括生物信息学预测与分子生物学验证）鉴定 miR396f 的直接靶基因。第三，构建了 miR396f 敲除系（396fKO）和 GRF7 敲除突变体（grf7），并在苗期和开花期进行了系统的耐热性表型鉴定。第四，利用 RNA 测序（RNA-seq）技术对 grf7 突变体在高温胁迫下的转录组变化进行了全景式扫描与分析。
Abstract
该研究的核心在于阐明 miR396f-GRF7 模块的功能。研究人员首先证实了 miR396f 是一种热诱导型 miRNA，其在维管束组织中特异性富集。启动子分析显示，耐热品种 HT54 中 miR396f 的转录诱导水平显著高于热敏感品种 HT14，这种差异与两者启动子区域的自然变异密切相关。通过严谨的多步筛选流程，研究最终确定 GRF7 是 miR396f 在高温胁迫条件下的直接下游靶标。遗传表型分析提供了确凿的证据：miR396f 功能的缺失（396fKO）导致水稻耐热性减弱，而 GRF7 功能的缺失（grf7）则赋予了植株更强的耐热能力，表明该模块在苗期和花期均发挥正调控作用。进一步的转录组分析揭示了 grf7 突变体中差异表达基因显著富集于糖代谢相关通路，提示 GRF7 可能通过负调控糖代谢过程来精细调节水稻的耐热性。
综上所述，该研究首次系统揭示了 miR396f-GRF7 模块作为水稻耐热性的新型正调控因子发挥作用。其核心机制在于：高温诱导 miR396f 的表达，进而切割并抑制其靶基因 GRF7 的 mRNA 积累；由于 GRF7 本身对耐热性起负调控作用（其缺失增强耐热性），miR396f 的上调实际上解除了 GRF7 的抑制作用，从而激活下游的耐热响应通路（可能涉及糖代谢重编程）。这一精细的调控环路解释了为何耐热品种拥有更强的 miR396f 诱导能力。该研究不仅加深了对 miRNA 介导的植物逆境适应机制的理解，更重要的是，miR396f 和 GRF7 被证实为极具潜力的分子育种靶点，为通过基因工程手段改良水稻及其他作物的耐热性、保障未来粮食安全开辟了新路径。
