[1]张鑫鑫,钱建财,张莉,等.植物miRNA调控烟草烟碱生物合成研究进展[J].江苏农业科学,2026,54(15):20-26.
　Zhang Xinxin,et al.Research progress on plant miRNA for regulation of tobacco alkaloid biosynthesis[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2026,54(15):20-26.
点击复制

植物miRNA调控烟草烟碱生物合成研究进展()

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第54卷
期数:
2026年第15期
页码:
20-26
栏目:
专论与综述
出版日期:
2026-08-05

文章信息/Info

Title:
Research progress on plant miRNA for regulation of tobacco alkaloid biosynthesis
作者:
张鑫鑫1; 钱建财2; 张莉2; 黄五星1
1.河南农业大学烟草学院，河南郑州 450046； 2.江苏中烟工业有限责任公司，江苏南京 210015
Author(s):
Zhang Xinxin; et al
关键词:
miRNA; 烟草; 烟碱; 生物合成
Keywords:
-
分类号:
S572.01
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
微小RNA(miRNA)是一类内源性、非编码的小RNA分子，通过碱基互补配对切割靶mRNA或抑制翻译来调控植物的次生代谢过程。烟碱是烟草(Nicotiana tabacum)最主要的生物碱成分，在农业和医学领域有较高的应用价值，同时也是影响烟草品质的关键因素。目前烟碱合成途径的上游部分研究较为清楚，许多关键酶基因已被克隆，但miRNA参与烟碱生物合成的研究仍有待深入。本文简要综述了植物miRNA的生物合成、作用机制及miRNA的研究方法，并对国内外近15年miRNA参与烟碱生物合成的相关研究进行分析，重点阐述miRNA在烟草烟碱生物合成中的调控作用：首先，miRNA通过靶向调控烟碱合成的关键酶基因(如PMT、QPT、BBL等)直接调控烟碱合成；其次，miRNA可通过调控烟碱合成相关转录因子(NAC、MYB、WRKY等)间接影响下游基因表达；此外，在打顶等农艺操作引发的胁迫条件下，miRNA能动态调控烟碱合成关键基因的表达，从而影响烟碱合成。最后，本文展望了miRNA在该领域中的研究前景，以期为培育高产优质烟草品种提供一定的参考。
Abstract:
-

参考文献/References:

［1］段珊，窦玲玲，程帅帅，等. ghr-miR160负调控棉花叶片衰老机理研究［J］. 棉花学报，2018，30(2)：111-118.
［2］Lee R C，Feinbaum R L，Ambros V. The C.elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14［J］. Cell，1993，75(5)：843-854.
［3］Reinhart B J，Weinstein E G，Rhoades M W，et al. MicroRNAs in plants［J］. Genes & Development，2002，16(13)：1616-1626.
［4］姚思源，孔祥莹，祁平，等. 根瘤菌侵染早期大豆差异表达miRNA的挖掘及调控分析［J］. 大豆科学，2025，44(3)：1-10.
［5］杨再军，张丽，张福强，等. 基于VIGS技术的烤烟烟碱调控及对烟碱含量的影响［J］. 江苏农业科学，2024，52(6)：61-67.
［6］莫泽君. 烟碱杂种优势的差异蛋白质组学分析［D］. 贵阳：贵州大学，2020：9-15.
［7］Baldwin I T，Halitschke R，Kessler A，et al. Merging molecular and ecological approaches in plant-insect interactions［J］. Current Opinion in Plant Biology，2001，4(4)：351-358.
［8］Song X W，Li Y，Cao X F，et al. MicroRNAs and their regulatory roles in plant-environment interactions［J］. Annual Review of Plant Biology，2019，70：489-525.
［9］Fan G Q，Li X Y，Deng M J，et al. Comparative analysis and identification of miRNAs and their target genes responsive to salt stress in diploid and tetraploid Paulownia fortunei seedlings［J］. PLoS One，2016，11(2)：e0149617.
［10］Li H W，Guo Z Y，Xu M W，et al. Molecular mechanism of miRNA mediated biosynthesis of secondary metabolites in medicinal plants［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2024，208：108524.
［11］Yang X，Dong W G，Ren W Q，et al. Cytoplasmic HYL1 modulates miRNA-mediated translational repression［J］. The Plant Cell，2021，33(6)：1980-1996.
［12］李法君. 降解组测序技术及其研究进展［J］. 生物学教学，2017，42(4)：2-4.
［13］Sunkar R，Zhu J K. Novel and stress-regulated microRNAs and other small RNAs from Arabidopsis［J］. The Plant Cell，2004，16(8)：2001-2019.
［14］宋显伟，唐善杰，曹晓风. 表观遗传调控与作物育种［J］. 中国农业科技导报，2022，24(12)：33-38.
［15］郑小宇，陈敏，李航，等. 植物miRNA研究方法与药用植物miRNA研究进展［J］. 药学学报，2021，56(12)：3460-3472.
［16］李媛媛，程震龙，孙野青. 生物芯片技术及其在后基因组学研究中的应用［J］. 生物信息学，2007，5(1)：37-40.
［17］董章辉，朱青竹，赵丽芬，等. 高通量测序技术对早熟棉中miRNA的鉴定与分析［J］. 华北农学报，2019，34(增刊1)：15-21.
［18］Li H，Lin Q Q，Yan M L，et al. Relationship between secondary metabolism and miRNA for important flavor compounds in different tissues of tea plant (Camellia sinensis) as revealed by genome-wide miRNA analysis［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2021，69(6)：2001-2012.
［19］朱凤洁，刘娟，俞年军，等. 药用植物miRNA调控次生代谢的研究进展［J］. 生命的化学，2017，37(6)：1056-1064.
［20］朱智威，张璐翔，张艺洁，等. 烟草microRNA调控胁迫应答及生长发育的研究进展［J］. 农业生物技术学报，2019，27(2)：337-347.
［21］彭瞰看，田宇，杨宁，等. 冬小麦东农冬麦1号miR5049-3p和miR1120a前体与靶基因的克隆及低温和ABA作用下的表达调控［J］. 麦类作物学报，2018，38(6)：641-648.
［22］Llave C，Xie Z X，Kasschau K D，et al. Cleavage of Scarecrow-like mRNA targets directed by a class of Arabidopsis miRNA［J］. Science，2002，297(5589)：2053-2056.
［23］孔雷，朱向向，王屹玮，等. 茶树miR164a及其靶基因的鉴定与表达分析［J］. 茶叶科学，2018，38(6)：547-558.
［24］范菠菠. 蒙古冰草抗旱相关microRNA及其靶基因鉴定与功能分析［D］. 呼和浩特：内蒙古农业大学，2023：26-85.
［25］姚利晓，何永睿，陈善春. microRNA参与柑橘生长发育和抗逆的研究进展［J］. 园艺学报，2020，47(5)：995-1008.
［26］罗红玉，杨江伟，冯亚，等. STTM技术沉默马铃薯Stu-miR156对其侧根发育的影响［J］. 园艺学报，2021，48(3)：531-538.
［27］Alok A，Sandhya D，Jogam P，et al. The rise of the CRISPR/Cpf1 system for efficient genome editing in plants［J］. Frontiers in Plant Science，2020，11：264.
［28］彭廷，金玉蔓，赵亚帆，等. 基于CRISPR/Cas9技术的水稻miR1866突变体构建［J］. 分子植物育种，2021，19(6)：1902-1909.
［29］杨江伟，段小琴，张飞燕，等. 利用人工miRNA沉默StIAA22对马铃薯根系构型的影响［J］. 园艺学报，2023，50(10)：2091-2103.
［30］Dewey R E，Xie J H. Molecular genetics of alkaloid biosynthesis in Nicotiana tabacum［J］. Phytochemistry，2013，94：10-27.
［31］田宗林，喻奇伟，姜超英，等. 生态环境和打顶对烟叶烟碱含量杂种优势的影响［J］. 种子，2021，40(7)：104-109.
［32］高逸飞，李波，郑聪，等. 烟草烟碱代谢相关基因表达分析［J］. 江苏农业科学，2025，53(2)：23-34.
［33］郭佳毅. 烟草NtPMT1启动子G-box元件对烟草烟碱合成、生长及质量的影响［D］. 郑州：河南农业大学，2024：10-13.
［34］高玉龙，赵璐，王丙武，等. 突变NtJAZ1基因获得高烟碱烤烟新材料［J］. 作物杂志，2025(1)：83-88.
［35］Shoji T，Hashimoto T. Recruitment of a duplicated primary metabolism gene into the nicotine biosynthesis regulon in tobacco［J］. The Plant Journal，2011，67(6)：949-959.
［36］Khan S，Pandey S S，Jyotshna，et al. Cloning and functional characterization of quinolinic acid phosphoribosyl transferase (QPT) gene of Nicotiana tabacum［J］. Physiologia Plantarum，2017，160(3)：253-265.
［37］Li F F，Wang W D，Zhao N，et al. Regulation of nicotine biosynthesis by an endogenous target mimicry of microRNA in tobacco［J］. Plant Physiology，2015，169(2)：1062-1071.
［38］Jin J J，Xu Y L，Lu P，et al. Degradome，small RNAs and transcriptome sequencing of a high-nicotine cultivated tobacco uncovers miRNAs function in nicotine biosynthesis［J］. Scientific Reports，2020，10：11751.
［39］许亚龙，陈千思，谢小东，等. 烟草烟碱相关miRNA筛选及验证［J］. 烟草科技，2021，54(2)：10-17.
［40］金云峰，李军营，张建波，等. 烟草烟碱代谢的生化和分子机制及其调控［J］. 基因组学与应用生物学，2015，34(4)：882-891.
［41］李文正，宋中邦，高玉龙，等. 烟碱合成分子调控研究进展［J］. 安徽农业科学，2013，41(14)：6149-6151.
［42］刘化冰，王辉，张仲文，等. 低烟碱‘云87’遗传材料创制及其转录组与代谢组分析［J/OL］. 分子植物育种，2024：1-1(2024-12-27)［2025-08-18］.https：//link.cnki.net/urlid/46.1068.S.20241226.1457.003.
［43］孙鑫，尹鹏嘉，文柳璎，等. 烟草PMT基因单核苷酸多态性与烟碱含量变异的研究［J］. 分子植物育种，2017，15(7)：2725-2729.
［44］刘晓宇. 蛋白磷酸酶PP2C2b、MKP1和蛋白激酶MPK4调控烟草烟碱生物合成的研究［D］. 晋中：山西农业大学，2020：10-13.
［45］尹鹏嘉，周世奇，任民，等. 烤烟苗期烟碱含量与其代谢基因的相关性分析［J］. 分子植物育种，2018，16(20)：6753-6760.
［46］李寒，蔡凯，高维常，等. 基于水杨酸和茉莉酸拮抗作用的烟碱合成调节研究［J］. 农业生物技术学报，2023，31(8)：1595-1609.
［47］Qi Y C，Guo H X，Li K，et al. Comprehensive analysis of differential genes and miRNA profiles for discovery of topping-responsive genes in flue-cured tobacco roots［J］. The FEBS Journal，2012，279(6)：1054-1070.
［48］Fu Y P，Guo H X，Cheng Z P，et al. NtNAC-R1，a novel NAC transcription factor gene in tobacco roots，responds to mechanical damage of shoot meristem［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2013，69：74-81.
［49］王明阳. NtWRKY-R1介导烟株打顶伤害信号途径的研究［D］. 郑州：河南农业大学，2013：14-34.
［50］宗毅，吴文信，李思军，等. 打顶时间和方式对烤烟生长和物质积累及株型的影响［J］. 中南农业科技，2025，46(1)：41-48.
［51］王茂. 打顶前后烟草miRNA表达谱的生物信息学分析及靶基因的电子克隆［D］. 郑州：河南农业大学，2010：16-39.
［52］Guo Y S，Liu H H，Yang Z X，et al. Identification and characterization of miRNAome in tobacco (Nicotiana tabacum) by deep sequencing combined with microarray［J］. Gene，2012，501(1)：24-32.
［53］Tang S，Wang Y，Li Z F，et al. Identification of wounding and topping responsive small RNAs in tobacco (Nicotiana tabacum)［J］. BMC Plant Biology，2012，12(1)：28.
［54］杨惠娟，王景，王红丽，等. 打顶前后烤烟叶片microRNAs表达差异的研究［J］. 中国烟草学报，2014，20(5)：110-115.
［55］李珂. 根系响应烟株打顶对烟碱生物合成的影响［D］. 郑州：河南农业大学，2012：13-37.

相似文献/References:

[1]刘中威,杨铁钊,李洪臣,等.不同浓香型烟草品种（系）产量、质量比较分析[J].江苏农业科学,2013,41(04):90.
[2]国鸿蔷,谢艳红.膜下滴灌条件下不同水肥设计对烟草生长和产量的影响[J].江苏农业科学,2013,41(04):96.
[3]唐嘉成,兰艳丰,夏博,等.施用有机肥对防治烟草上向日葵列当的效果[J].江苏农业科学,2013,41(04):119.
[4]郑传刚.不同育苗方式烟苗生理指标与烟苗素质的相关性[J].江苏农业科学,2013,41(05):70.
　Zheng Chuangang.Correlation analysis of physical signs and quality of tobacco seedlings under different breeding styles[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(15):70.
[5]涂永高,韦克苏,张恒,等.EM菌及土壤活化剂在烟草上的施用效果[J].江苏农业科学,2014,42(12):123.
　Tu Yonggao,et al.Application effects of EM bacteria and soil activator on tobacco[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(15):123.
[6]陈绍凯,刘仁祥,李全鑫,等.不同烟草类型烟叶质体色素与化学成分分析[J].江苏农业科学,2013,41(06):291.
　Chen Shaokai,et al.Analysis of plastid pigment and chemical composition in leaves of different types of tobaccos[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(15):291.
[7]梁洪涛,孙明辉,苏慧清,等.框架式烟草散叶烘烤技术应用效果分析[J].江苏农业科学,2013,41(07):252.
　Liang Hongtao,et al.Application effect analysis of frame type scattered leaf curing technique[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(15):252.
[8]符勇,周忠发,王昆,等.基于贵州喀斯特高原山区的烟草种植适宜性研究[J].江苏农业科学,2014,42(09):92.
　Fu Yong,et al.Study on planting suitability of tobacco based on Guizhou karst mountain plateau[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(15):92.
[9]李晓君,王绍梅,谢艳兰,等.农杆菌渗透法转化烟草条件的优化[J].江苏农业科学,2014,42(09):45.
　Li Xiaojun,et al.Optimization of transformation conditions of tobacco by agrobacterium-mediated vacuum infiltration method[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(15):45.
[10]吴敏兰,贾洋洋,李荭荭,等.铬胁迫对烟草叶片叶绿素荧光特性和活性氧代谢系统的影响[J].江苏农业科学,2014,42(08):92.
　Wu Minlan,et al.Effects of chromium stress on characteristics of chlorophyll fluorescence and active oxygen metabolism system in tobacco leaves[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(15):92.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2025-07-03
基金项目：河南省自然科学基金(编号：252300420183)；江苏中烟工业有限责任公司科技项目(编号：20220729)。
作者简介：张鑫鑫(2002—)，女，河南平顶山人，硕士研究生，主要从事烟草品质生态与质量评价研究。 E-mail：15037503937@163.com。
通信作者：黄五星，博士，教授，主要从事烟草品质生态与质量评价研究。 E-mail：wxhuang@henau.edu.cn。
更新日期/Last Update: 2026-08-05