近日，林学院青年教师郭亚玉基于前期miRNAs调控林木次生生长和糖化效率相关方面的研究（Guo et al., 2023, Nature Communications; Guo et al., 2024, Plant Physiology and Biochemistry; Guo et al., 2021, Tree Physiology），以第一作者在国际著名期刊Trends in Plant Science（Cell子刊，IF =20.8）发表重要综述论文（Review Article）“Manipulating microRNAs to enhance biomass yield and biofuel production”，系统提出了通过调控微小RNA（microRNA, miRNA）来提升生物质产量与生物燃料生产策略。

microRNA（miRNA）是一类长约22个核苷酸的非编码小RNA分子，它通过在转录后水平与靶信使RNA（mRNA）的互补序列结合，引导沉默复合体降解靶mRNA或抑制其翻译，从而精细调控基因表达。这种调控机制在细胞分化、发育以及多种疾病的发生发展中扮演着关键角色。2024年诺贝尔生理学或医学奖，授予了miRNA研究，表彰两位科学家“发现microRNA及其在转录后基因调控中的作用”。其中，miRNA在林木次生生长过程中发挥着关键作用（图1）。

图1. 木本植物的次生生长过程及相关miRNAs调控

论文指出，木质生物质虽为关键碳汇与燃料原料，但其细胞壁复杂的化学结构与组分交联，构成了天然的抗降解屏障。此外，预处理成本随规模扩大而急剧上升是制约产业化的核心瓶颈（图2）。为了突破这一瓶颈，团队整合植物科学与材料科学研究，系统分析了影响生物燃料生产的植物内部因素，并进一步构建了“miRNAs介导的细胞壁工程”的研究框架。该框架核心在于：通过精准操纵关键miRNAs，同步实现降低木质纤维素抗降解屏障与提升生物质积累量的双重目标，从而在源头破解“转化难、成本高”的产业困境。

图2. 生物质能源生产与利用的过程

展望未来，研究提出了从miRNAs挖掘发现、调控网络构建到多技术协同操纵的完整技术路。团队强调，结合人工智能靶点预测、CRISPR激活/干扰及短串联靶模拟等前沿技术，将有望实现对miRNAs的时空特异性与剂量精准调控，最终培育出“易酶解、高产量”的下一代能源林树种。

该研究创新性地提出通过调控miRNAs同步破解木质纤维素抗降解屏障与提升生物量的技术框架，为林业生物燃料的高效生产和木材品质的定向改良和培育提供了新的方向。该研究不仅为林业生物燃料的高效生产提供了新策略，也为植物合成生物学与绿色生物制造领域的交叉创新开辟了新方向。随着相关技术从实验室走向田间，林木生物质有望在能源自主与碳中和目标中扮演更为关键的角色。

郭亚玉副教授是我校林学院森林培育学科青年教师，研究方向为林木种苗培育理论与技术，入选中国植物学会首届“青苗人才成长计划”，第五届“吴征镒植物学奖”新锐奖，以第一作者在Nature Communications, Trends in Plant Science等期刊发表学术论文7篇，主持国家自然科学基金青年科学基金1项、博士后科学基金4项；授权国家发明专利1项，参编教材1部。

生物科学与技术学院林金星教授为该论文的通讯作者，林学院郭亚玉副教授和生物学院王厚领副教授为该论文的共同第一作者，材料科学与技术学院的宋国勇教授、王水众副教授在植物化学相关研究和论文图版制作中提供了建设性地帮助和指导。

该研究得到了国家自然科学基金（32400276，32030010），国家高等学校学科创新引智计划（111项目，B13007）、中国博士后科学基金特别资助项目（2024T170057），北京市自然基金等项目的资助（6242023）。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1360138525002936