环状RNA（circular RNA, circRNA）是一类具有独特功能的非编码RNA分子，在动植物各种生物学过程中发挥重要作用。然而，同动物相比，植物circRNA研究仍处于起步阶段，油菜circRNA的相关研究以及其对油菜除草剂胁迫的抗性响应机制更是鲜有报道。

2024年7月5日，经济作物研究所油菜遗传育种团队在农学领域中科院一区TOP期刊《Theoretical and Applied Genetics》上，在线发表题为 “Comparative genome-wide analysis of circular RNAs in Brassica napus L.: target-site versus non-target-site resistance to herbicide stress” 的研究论文。该研究以油菜ALS类除草剂靶标抗性（Target-site resistance, TSR）材料EM28（团队前期创制的M342后代系选株系），以及非靶标抗性（Non-target-site resistance, NTSR）材料MH33为研究对象，首次鉴定出甘蓝型油菜中参与除草剂胁迫的circRNA，并深入探讨靶标抗性和非靶标抗性以及除草剂胁迫前后circRNA参与相关生物学过程的差异。

本研究从EM28和MH33中共鉴定出181个unique circRNAs。与TSR相关的circRNA相比，NTSR相关的circRNA数量更多，长度和剪接长度更短，亲本基因长度更短，亲本基因功能更为多样化并且编码潜力更大（图1）。类似的，除草剂胁迫与正常生长条件相比，circRNA数量更多且亲本基因的功能更多样化（图1）。此外，除草剂胁迫和NTSR过程，对比正常生长条件和TSR过程，前者中有更多的circRNA作为竞争性miRNA sponges。qPCR验证了差异表达的circRNA，进一步预测差异表达circRNA-miRNA网络，并注释miRNA靶向的mRNA，以阐明circRNA在油菜中作为miRNA sponges的调控功能（图2）。研究结果表明，circRNA在甘蓝型油菜NTSR和TSR对除草剂胁迫的响应中起着至关重要的作用，为进一步研究除草剂胁迫下作物TSR和NTSR抗性机制提供理论基础。

图1  TSR vs NTSR中circRNA的结构、功能对比分析

图2  差异表达的circRNA、qPCR验证及circRNA-miRNA网络预测

经作所郭月副研究员为论文的第一作者，胡茂龙研究员为论文唯一通讯作者。江苏省农科院经作所为第一署名单位。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家油菜产业技术体系以及江苏省农业自主创新资金等项目的资助。截止目前，该团队创制出的抗除新种质M342、DS3和5N已被全国近40家单位引种应用，覆盖我国油菜主要产区。育成中国首个非转基因抗除草剂油菜品种宁R101、首个三系杂交油菜苏R001、以及宁R201、金地油1号、惠农油等系列抗除草剂新品种5个，均转化应用。其中宁R101和宁R201等已在江苏、安徽、湖北、湖南、江西等地累计推广种植近百万亩，在油菜杂草防控中起到关键作用。宁R101是2024年度国家主导品种中唯一的非转基因抗除草剂油菜品种，其在生产示范推广中多次创造出高产记录。

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04678-x?utm_source=rct_congratemailt&utm_medium=email&utm_campaign=nonoa_20240705&utm_content=10.1007%2Fs00122-024-04678-x