水稻，作为全球重要的粮食作物，养活了数十亿人口。然而，它却时常遭受各种病害的侵袭，其中细菌性条斑病（BLS）就是一个让稻农们头疼不已的 “狠角色”。这种由稻黄单胞菌致病变种（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola，Xoc）引起的病害，会悄无声息地感染水稻叶片，一旦发病，轻则让水稻减产 10%，重则减产超 40%，严重威胁着全球的粮食安全。
在植物的生长过程中，微小核糖核酸（microRNAs，miRNAs）起着至关重要的调控作用。它们虽然是长度较短的非编码 RNA，却广泛参与植物的生长、发育以及对各种胁迫的响应。在水稻与病害斗争的过程中，miRNAs 也扮演着重要角色。不过，目前人们对于调控水稻对细菌性条斑病响应的 miRNAs 了解还十分有限，尤其是 miRNA - 靶 mRNA 的调控机制，几乎还是一片空白。
为了填补这一知识空白，江西农业科学院的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们精心挑选了对细菌性条斑病具有抗性的水稻品种 Dular 和高度易感的品种 9311，运用 miRNA 测序、降解组测序和转录组测序等技术，深入挖掘其中的奥秘。
研究人员首先对这两个品种的水稻进行了细菌性条斑病菌接种实验。结果发现，Dular 品种展现出明显的抗性，而 9311 品种则表现出易感特性，这为后续研究提供了重要的对比基础。
接着，在 miRNA 测序环节，研究人员对不同时间点的水稻叶片样本进行分析。他们发现，在感染细菌性条斑病后，水稻体内的 miRNAs 表达主要呈现下调趋势。在抗性品种 Dular 中，有 19 个 miRNAs 在接种后 12 小时和 24 小时均显著下调；而在易感品种 9311 中，有 9 个 miRNAs 在相同时间点显著上调 。这些差异表达的 miRNAs（DEMs）极有可能在水稻对细菌性条斑病的抗性或易感性中发挥关键作用。
为了进一步探究 miRNAs 的作用机制，研究人员进行了降解组测序，以确定 miRNAs 的靶基因。他们共鉴定出 9505 个对应 505 个 miRNAs 的靶基因，经过筛选后得到 330 个靶基因对应 130 个 miRNAs。通过对这些靶基因的基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析发现，在抗性品种 Dular 中，miRNAs 的靶基因主要富集在冷响应、真菌响应、光合电子传递等生物过程以及光合作用、核质运输等通路；在易感品种 9311 中，靶基因则主要富集在激素响应、生长素激活信号传导等过程以及植物 - 病原体相互作用、卟啉代谢等通路。这表明参与水稻对细菌性条斑病响应的 miRNAs 的 mRNA 靶标与信号转导、激素调节等关键生物过程密切相关。
随后，研究人员又对两个品种的水稻进行了转录组测序。通过分析，他们发现了大量在感染后差异表达的基因（DEGs）。在抗性品种和易感品种中，分别有许多基因在感染后发生上调或下调。对这些差异表达基因进行 GO 和 KEGG 富集分析后发现，它们主要参与氧化解毒、对细菌感染的防御等过程以及植物 - 病原体相互作用等通路，这意味着细菌性条斑病感染会触发水稻体内多个应激反应信号通路，激活防御机制。
最后，研究人员整合了多种测序数据，构建了 miRNA - mRNA 调控网络。他们发现了 27 个在感染后表达呈负相关的 miRNA - mRNA 对，其中 23 个模块可能参与增强水稻对细菌性条斑病的抗性，而另外 4 个与 miR169a 相关的模块则可能与水稻的易感性有关。
这项研究成果发表在《BMC Genomics》上，为我们理解水稻抵御细菌性条斑病的分子机制提供了全新的视角，也为培育具有更强抗性的水稻品种提供了宝贵的遗传资源，对保障全球粮食安全具有重要意义。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：一是测序技术，包括 miRNA 测序、转录组测序和降解组测序，通过对不同样本的测序获取基因表达信息；二是生物信息分析，利用多种数据库和分析方法，如 GO 和 KEGG 富集分析，对测序数据进行挖掘，确定基因功能和相关通路；三是定量聚合酶链反应（qPCR），用于验证测序数据的准确性，随机选取部分 miRNAs 和基因进行 qPCR 验证，结果与测序数据相符。
总的来说，该研究成功鉴定出了与水稻对细菌性条斑病响应相关的 miRNA - mRNA 调控模块，构建了调控网络。不过，目前对于这些模块在水稻抗病过程中的具体作用机制，仍有待进一步深入研究。未来，科研人员有望基于这些发现，通过基因工程手段精准调控水稻的抗病基因，培育出更优质、更抗病的水稻品种，为农业生产带来新的希望。
