《Molecular Genetics and Genomics》：Small but big player: the important role of microRNAs in legume crops
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这篇综述系统阐述了microRNA（miRNA）作为关键转录后调控因子，在豆类作物（如大豆、鹰嘴豆、菜豆等）生长发育、生物/非生物胁迫响应以及与根瘤菌共生固氮中的核心作用。文章总结了多种miRNA（如miR156, miR172, miR166, miR396等）如何调控关键基因（如SPL、AP2、HD-ZIPIII、GRF等），并介绍了利用人工miRNA（amiRNA）、CRISPR/Cas9基因编辑等前沿技术进行作物改良的策略，为开发高产、抗逆、可持续的豆类品种提供了重要的分子理论基础。
The regulatory function of miRNAs in legume development
豆类植物的生长发育受到microRNA（miRNA）的精细调控。例如，在从营养生长向生殖生长转变的相变过程中，miR156和miR172扮演着关键角色。miR156在幼年阶段高表达，其表达水平随植株发育而降低，它靶向SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE (SPL) 基因；而miR172则呈现相反的表达模式，在成年阶段表达上调，靶向APETALA2-like (AP2-like) 基因，两者共同协调这一重要转变。叶片发育方面，miR159、miR166和miR390在顶端分生组织和叶片中表达，对叶片的形成和极性建立至关重要。miR166通过调控Homeodomain-leucine zipper III (HD-ZIPIII) 基因参与叶片近轴-远轴极性的决定，而miR390则通过触发TAS3转录本产生反式作用小干扰RNA（tasiRNA），进而调控生长素响应因子（ARF）基因。在根和根瘤发育中，miR166和miR396的作用尤为突出。在蒺藜苜蓿中，miR166的过表达会下调HD-ZIPIII基因，导致侧根和根瘤数量减少。miR396则通过靶向生长调节因子（GRF）影响根分生组织活性和菌根共生。对于豆科植物特有的共生固氮过程，miR172c被证明是关键的调节因子。在菜豆中，根瘤菌侵染后miR172c表达上调，其过表达能增强结瘤和固氮能力。此外，蒺藜苜蓿中的miR319通过调控Teosinte branched1, Cycloidea, and Proliferating cell nuclear antigen binding factor (TCP) 转录因子来影响根瘤数量。在种子发育方面，大豆中的miR396是种子大小的负调控因子，其多个家族成员的敲除突变体产生了更大的种子。而在鹰嘴豆中，miR164e通过靶向NAC100转录因子来负调控种子贮藏蛋白的积累。
Deciphering the regulatory role of miRNAs in legume-environment interactions: insights and implications
植物通过调控大量基因的表达来应对环境胁迫，而miRNA在其中发挥着高效的调节作用。
MiRNA regulation in legume responses to abiotic stress
非生物胁迫（如盐、旱、极端温度、营养缺乏等）严重影响着豆类作物的生产力。在盐胁迫响应中，多项研究鉴定了豆类中受盐胁迫调控的miRNA。例如，在蚕豆中，盐胁迫处理导致了数百个miRNA的表达变化。大豆中的miR396a被证实参与盐胁迫响应，通过CRISPR/Cas9编辑降低其表达能增强大豆的耐盐性、分枝和种子产量。另一个有趣的发现是miR166m在大豆盐胁迫下发生了罕见的“臂转换”现象，其两条链（5p和3p）靶向了不同的胁迫相关基因，展现了miRNA调控的灵活性。
干旱胁迫是农业系统面临的主要挑战之一。在鹰嘴豆中，过表达miR408能增强植株的耐旱性。其机制在于miR408抑制了质体蓝蛋白（plantacyanin）的转录本，导致铜离子积累，进而激活脱水响应元件结合蛋白（DREB）等干旱响应基因的表达。在豇豆中，miR408同样被证明在干旱响应中起关键作用，它靶向漆酶12（LAC12）基因，可能通过调节木质素含量来影响耐旱性。紫花苜蓿中的miR166对干旱和外界一氧化氮信号均有响应，它通过靶向HD-ZIPIII基因，参与维管发育和干旱适应过程。
在营养胁迫方面，豆类对磷、钾、硫的缺乏以及铝、锰的毒害尤为敏感。铝毒害会快速抑制根系生长。在菜豆根瘤中，铝胁迫能强烈诱导miR164和miR393的表达，从而抑制其靶基因NAC1和生长素受体TIR1。菜豆中的miR1511通过靶向铝敏感蛋白3（ALS3）基因参与铝毒响应，其基因型变异与植物对铝毒的耐受性差异相关。
MiRNAs and their role in biotic stress
除了非生物胁迫，miRNA也在豆类抵御病原体（如真菌、细菌、病毒、线虫）等生物胁迫中扮演重要角色。例如，大豆中的miR393通过负调控生长素受体TIR1/AFBs，参与对假单胞菌的防御反应。miR482/miR2118家族则通过靶向编码核苷酸结合位点-亮氨酸重复序列（NBS-LRR）抗病蛋白的基因，在多种豆类（如大豆、菜豆、花生）中对真菌、细菌和卵菌病害产生抗性。豆类特异性的miR1507也被发现能靶向NBS-LRR基因，响应病原菌侵染。此外，大豆胞囊线虫的寄生会干扰寄主大豆的miR396-GRF调控网络，而恢复该网络的稳态对于成功的寄生关系至关重要。
The role of miRNAs in legume-rhizobia symbiosis
豆类与根瘤菌的共生固氮关系是其在农业生态系统中价值的关键。miRNA对此共生过程的多个步骤进行精确调控。在根瘤菌侵染早期，大豆根毛中的多个miRNA（如miR160, miR393, miR394, miR397a等）表达发生改变。菜豆中的miR172c在根瘤菌感染后表达增加，并通过抑制AP2转录因子来促进结瘤。蒺藜苜蓿中的miR169通过靶向核转录因子Y亚基A（NF-YA）来调控根瘤的发育。百脉根中的miR171和miR397则分别与共生侵染和根瘤功能（如铜稳态和氮固定）相关。豆类特异的miR1509在鹰嘴豆中被证明能控制结瘤过程。
Advances and prospects of miRNA-based biotechnology in legumes
随着分子生物学技术的发展，基于miRNA的作物改良策略展现出巨大潜力。目前主要方法包括：设计人工miRNA（amiRNA）来沉默特定靶基因；利用miRNA编码肽（miPEP）调节内源miRNA的表达；使用CRISPR/Cas9系统对非编码的MIR基因进行基因组编辑；以及应用RNA干扰（RNAi）技术。例如，在大豆中过表达miR156或利用CRISPR/Cas9编辑miR396位点，已被证明可以分别改变开花时间和增加种子大小/产量。外源应用合成的miRNA或siRNA分子（称为RNA生物农药）也成为一种有前景的、无需遗传改造的植物保护策略。此外，研究发现植物miRNA可以跨界进入共生或致病微生物中，调控微生物基因表达，这为理解共生效率和病原体抗性提供了新视角。
总之，对豆类miRNA调控网络的深入理解，不仅揭示了其生长发育和胁迫适应的分子机制，也为通过生物技术手段培育高产、抗逆、高效的豆类作物新品种奠定了坚实的基础。
