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基于小RNA与降解组测序解析油菜粒重和含油量调控miRNAs及靶基因机制

一、引言

1.1油菜的重要经济价值

油菜（BrassicanapusL.），作为全球范围内举足轻重的油料作物，在油料生产领域占据着关键地位，是全球第二大油料作物，仅次于大豆。2024/2025年度，全球油菜籽产量预计达到8744万吨，在全球油料市场中扮演着不可或缺的角色。油菜在世界多地广泛种植，欧盟、加拿大、中国是油菜籽的主产地，三个主产地的产量占到全球油菜籽总产量的85%以上。油菜的广泛适应性使其能够在不同的土壤条件和气候环境中生长，无论是在肥沃的平原还是在较为贫瘠的山地，都能展现出一定的生长活力，这为其大规模种植提供了便利条件。

油菜的经济价值首先体现在食用油领域。油菜籽是制取菜籽油的主要原料，菜籽油作为常见的食用油之一，深受消费者喜爱。油菜籽油中含有丰富的脂肪酸，其中亚油酸和油酸含量较高，这两种脂肪酸对人体的健康具有重要意义。亚油酸是一种必需脂肪酸，对维持细胞膜的完整性和功能有重要作用；油酸则有助于降低血液中的胆固醇水平，预防心血管疾病。油菜籽油中还富含多种维生素和矿物质，如维生素E、维生素A、硒、镁等，且饱和脂肪酸含量较低，有助于降低心血管疾病的风险，其独特的风味和较高的营养价值，满足了人们对健康食用油的需求。

油菜在工业领域同样具有广泛用途。油菜籽榨取的油可用于制造生物柴油，随着全球对清洁能源的需求不断增加，油菜籽作为生物柴油的原料之一，具有广阔的发展前景。油菜籽中的一些成分还可用于制造润滑油、肥皂等化工产品。油菜籽榨油后的副产物菜粕，蛋白含量在34%-38%，适合作为饲料蛋白原料使用，被广泛应用于水产、禽类和生猪的养殖中，在饲料行业中也占有重要地位。油菜还具有生态效益，能够起到保持水土、改善土壤结构的作用，在农业生产中，合理轮作种植油菜有助于减少病虫害的发生，提高土地的利用率和产出率。

1.2油菜粒重和含油量的研究意义

粒重和含油量作为油菜的关键农艺性状，对油菜的产量和品质起着决定性作用，在农业生产和经济发展中具有不可忽视的重要意义。粒重是构成油菜产量的核心要素之一，在单位面积种植密度一定的情况下，单粒重量的增加能够直接提升油菜籽的总产量。研究表明，粒重的微小提高，在大规模种植的背景下，能够带来显著的产量增益。在一些高产品种的培育实践中，通过遗传改良使粒重增加10%，在大面积种植时，油菜籽产量可相应提高8%-10%，这对于满足不断增长的人口对食用油和蛋白质的需求具有重要意义。

含油量则是衡量油菜品质的关键指标，直接影响油菜籽的经济价值。含油量较高的油菜籽，在榨油过程中能够产出更多的油脂，提高油脂的生产效率和经济效益。高含油量的油菜籽还能减少加工过程中的能耗和成本，提升油菜籽加工产业的竞争力。在食用油市场上，高含油油菜籽加工的菜籽油，因其更高的出油率和更好的品质，往往能获得更高的市场价格，为种植户和加工企业带来更丰厚的利润。高含油量的油菜籽还能为生物柴油等工业用油的生产提供优质原料，推动清洁能源产业的发展。

粒重和含油量之间存在着复杂的相互关系，二者并非孤立存在，而是在油菜的生长发育过程中相互影响、相互制约。在某些情况下，提高粒重可能会对含油量产生一定的负面影响，反之亦然。这种相互关系使得同时提高油菜的粒重和含油量成为一项极具挑战性的任务，也凸显了深入研究二者调控机制的紧迫性和重要性。

1.3miRNA及相关测序技术研究进展

miRNA作为一类长度约为21-24个核苷酸的内源性非编码小RNA，在植物的生长发育进程中扮演着至关重要的调控角色。在植物种子发育阶段，miRNA参与了种子的休眠与萌发过程。miR156通过靶向调控SPL基因家族，影响种子的休眠与萌发。在种子休眠期，miR156表达量较高，抑制SPL基因的表达，维持种子的休眠状态；而在种子萌发时，miR156表达量下降，SPL基因得以表达，促进种子萌发。在植物营养生长阶段，miRNA对根、茎、叶的生长发育进行精细调控。miR165/166通过调控HD-ZIPIII基因家族，影响植物根的形态建成和维管束的发育。在茎的生长方面，miR159通过靶向调控MYB33和MYB65基因，影响植物茎的伸长和节间数量。在叶的发育过程中，miR164通过调控NAC1基因，参与叶片的形态建成和衰老过程。

在植物生殖生长阶段，miRNA对花的发育、授粉受精以及果实和种子的发育起着关键作用。在花的发育过程中，miR172通过靶向调控AP2基因，参与花器官的形成和发育。在授粉受精过程中，miRNA参与调控花粉的萌发和花粉管的生长。在果实和种子发育过程中，miR397通过调控LACCASE基因，影响果实的大小和品质