植物miRNA在非生物逆境下调控机制的研究进展

MicroRNA(miRNA)是一类内源性的、长度约18～24 nt、非编码、单链小RNA分子,miRNA广泛存在于各种动植物体内,并参与基因表达的调控。随着植物miRNA研究的不断发展,越来越多的miRNA被证实在不同的非生物逆境下具有重要的调控作用,例如营养胁迫、低温胁迫、机械胁迫等。该文综述了植物miRNA的合成、miRNA及其靶基因的鉴定方法,并重点介绍了非生物逆境相关miRNA的表达分析方法、逆境条件下miRNA的调控特征及其靶基因特点等。     

植物microRNA 响应非生物胁迫研究进展

非生物胁迫是影响植物生长和产量的主要因素之一,而microRNA(miRNA)在植物的非生物胁迫应答中具有重要的调控作用。miRNA可与靶基因mRNA互补配对结合,通过切割靶基因mRNA或抑制其翻译的方式,在转录后水平上实现对靶基因表达的调控,进而对植物的生长发育、形态建成以及逆境响应等多个方面产生重要影响。综述了植物miRNA的合成、降解及作用机制的研究进展,并对植物miRNA参与的干旱胁迫、盐胁迫、高温与低温胁迫、养分胁迫和金属离子胁迫等非生物胁迫的应答机制进行了详细阐述,并就当前植物miRNA研究中存在诸如miRNA代谢的亚细胞定位不明、功能研究手段单一以及逆境胁迫响应机制研究不深入等问题指出了未来该领域研究的发展趋势。     

miRNA调控植物抗逆机制的研究现状

逆境胁迫会对植物的生长发育产生负面影响,在漫长的进化中,植物拥有了一套复杂的调控网络以应对不良环境,在这一套调控网络中miRNA起到了重要作用。本文对近几年关于miRNA及其靶基因调控作用的研究进行了总结,并对miRNA的形成过程和作用机制进行了概括,介绍了与抗逆相关的miRNA及其靶基因,包括以靶基因为抗逆相关转录因子的miRNA(miR160/miR167、miR159、miR156和miR164)以及以靶基因为抗逆相关结构基因的miRNA(miR398和miR395),可为利用基因工程手段增强植物的抗逆性提供更有效的改良途径。     

miRNA 对水稻非生物胁迫的应答

MicroRNA(miRNA)是一类小的非编码RNA,它主要通过对转录后水平靶mRNA的切割以及抑制mRNA的翻译调控基因表达,参与植物的生长发育和胁迫应答等多种生物学过程.综述了miRNA的发生和调控机制,重点介绍了miRNA对水稻非生物胁迫应答的研究进展,并对研究过程中存在的问题进行讨论,为更好地了解miRNA及其靶基因在提高水稻产量和抗逆方面的作用,进一步解析miRNA在水稻中的调控机制提供参考.     

miRNA及其靶基因调控植物根系生长发育的研究进展

为阐明microRNA(miRNA)及其靶基因调控植物根系生长发育的分子机制，依据PubMed、Web of Science和中国知网数据库，以“miRNA”、“植物”和“根系”为关键词，检索了1993—2021年发表的相关文献，进行整理和归纳，分析了miRNA及其靶基因对植物根系的调控机理。结果表明:1)根系生长发育是一个复杂且高度有序的生物学过程，众多的miRNA及其靶基因参与调控。2)miRNA通过互补配对的方式对靶基因进行转录切割或翻译抑制，在转录后水平调控根系生长发育相关基因的表达。3)miRNA介导的根系生长发育调控在主根生长、侧根形成、不定根发育、根系形态结构、维管束形态、植物激素诱导、生物和非生物胁迫响应等方面发挥着重要的调控作用。     

DREB转录因子在植物逆境胁迫中的作用及研究进展

DREB转录因子能调控并激发不同基因表达,在多种胁迫下植物分子育种中被广泛的应用。通过对非生物逆境胁迫下不同DREB基因转入小麦、水稻、大麦和玉米等植物的研究,表明其能响应干旱、极端温度、重金属等胁迫。DREB基因过量表达也会促进CBF/DREB的基因及其与抗逆境有关的HSP/LEA等基因表达,保护转基因植物细胞免遭逆境胁迫损害。     

植物miRNA的生物学特性及在环境胁迫中的作用

MicroRNA(miRNA)是一类在生物体内普遍存在的非编码、长度约为21 nt的小RNA分子,一般由内源基因编码,RNA聚合酶Ⅱ转录后,经过Dicer-Like酶等一系列的蛋白复合物将pre-miRNA(precursor miRNA)剪切成成熟miRNA,在转录及转录后水平介导靶mRNA转录沉默、降解或翻译抑制来调控基因的表达,是真核细胞基因表达的重要调控因子。第一个miRNA是在秀丽隐杆线虫(C.elegans)中发现的lin-4,与lin-14 mRNA 3′UTR的碱基序列部分互补,降解lin-14,从而抑制lin-14的表达。lin-4对靶基因lin-14的调控与线虫的生长发育密切相关。而第一个发现的植物miRNA是拟南芥mi R171,它靶向剪切编码基因Scarecrow-Like(SCL)家族的mRNA,调控其基因的表达,进而影响植物的生长发育。植物部分miRNA,如mi R156—mi R408在各植物物种中相对保守,而mi R408以后的miRNA具有物种特异性。植物在生长过程中会遭遇诸多不可预知(如同盐碱、干旱、重金属以及害虫和病原菌的侵扰等)的环境胁迫。固着生长的特性使得植物不能像动物那样通过移动来避免不利环境的影响,因此,需要自身特殊机制来应对这些环境胁迫。植物在长期逆境中已进化出极为精细复杂的生理和分子机制。miRNA与它作用的靶基因是响应环境胁迫的主要调控因子。miRNA参与了植物的生长发育、信号转导、蛋白质降解、营养胁迫、抗病原菌的入侵以及适应高盐和干旱等逆境胁迫过程,对于调节内源抗性基因表达具有一定意义。目前通过高通量测序、实时定量PCR检测和转基因等技术已经发现了很多与环境胁迫相关的miRNA,它们在逆境胁迫下的表达呈现显著差异性;miRNA的过表达植株经逆境胁迫处理可能表现出一定的抗逆或敏感性。同一家族的miRNA不同成员在响应环境胁迫时具有物种特异性。新疆地区是典型的大陆性干旱气候,降水量少,盐碱荒漠化地区多。在这样严酷的环境中顽强生存着许多盐生旱生类植物,这些植物的miRNA如何在逆境中发挥调控作用,依然需要更深入的探索。本文主要综述了现阶段植物miRNA生物合成、与靶基因作用方式、生物功能以及不同环境胁迫下对miRNA和作用的靶基因影响等方面的研究进展,以便更好地利用miRNA依据的生物技术开展研究和应用转化。     

果树逆境胁迫相关miRNA的研究进展

miRNA是一类长度为18～24 nt的内源性非编码小RNA。在逆境胁迫下,miRNA通过与目标基因碱基互补配对,对目标基因mRNA进行剪切或翻译抑制,从而使果树响应各种逆境胁迫。本文介绍了植物miRNA的合成和作用机制,对果树miRNA在响应生物和非生物胁迫(干旱、冷害、盐胁迫、营养元素缺失)的研究进展进行了综述,并对miRNA在果树抗逆方面的研究前景进行了分析。     

植物miRNA抗逆性研究进展

在逆境胁迫下,植物中的miRNA能够迅速表达并作用于某些与逆境相关的基因,启动植物的某些抗逆信号系统,提高植物抵御不良环境危害的能力。文章就miRNA的合成、作用机制、进化特点及其在植物对高盐和干旱等胁迫中的抗逆作用机制进行了综述,并对植物miRNA的研究发展趋势进行了展望。     

DREB转录因子提高植物抗非生物胁迫的研究新进展

DREB是植物生长调节过程中重要的转录因子之一,在调控与逆境相关基因的表达、提高植物对逆境胁迫适应性中发挥重要作用。综述了DREB转录因子的结构特点,以及近年来该基因在抵御干旱、低温、高盐等非生物胁迫中作用的研究进展,指出今后应加强DREB调控下游基因及其网络的研究。     

高等植物非生物胁迫应答基因及其产物研究进展

干旱、高盐和低温等逆境是影响植物生长发育的主要非生物胁迫因素。植物在逆境胁迫下,能感知并传导胁迫信号,从而引发一系列的分子反应,使某些基因得以表达以适应逆境。对这些基因编码产物的研究进展进行了综述,讨论了这些胁迫应答基因及其产物的研究现状、发展动态和应用前景。     

盐胁迫下水稻体内miRNA表达谱分析

miRNA是生物体内起重要调控作用的一类非编码小RNA分子,在转录后水平调控基因表达,参与生长发育、抗逆等生物学过程。高通量测序法是鉴定植物中miRNA最有效的方法之一。提取盐胁迫处理不同时间的水稻根、茎和叶部的总RNA,从中分离18~30 nt小分子RNA构建文库,进行高通量测序,对miRNA表达谱特性进行了分析。结果表明,所有样品共检测到248个已知的miRNA,来源于132个不同的家族,根、茎、叶中分别有31、11、9个差异表达miRNA,分属于29个家族,靶向592个功能基因,并对其中5个差异显著且与非生物胁迫相关的重要miRNA进行了qPCR分析检测,结果显示Osa-miR166h、Osa-miR166k上调表达,Osa-miR169h、Osa-miR530下调表达,针对Osa-miR169h的4个靶基因进一步定量检测,其中的3个靶基因上调表达,这与Osa-miR169h的下调表达结果相一致,以上结果说明miRNA在植物抵御非生物逆境胁迫的过程中扮演重要角色。     

盐胁迫下水稻体内miRNA表达谱分析

miRNA是生物体内起重要调控作用的一类非编码小RNA分子，在转录后水平调控基因表达，参与生长发育、抗逆等生物学过程。高通量测序法是鉴定植物中miRNA最有效的方法之一。提取盐胁迫处理不同时间的水稻根、茎和叶部的总RNA，从中分离18~30 nt小分子RNA构建文库，进行高通量测序，对miRNA表达谱特性进行了分析。结果表明，所有样品共检测到248个已知的miRNA，来源于132个不同的家族，根、茎、叶中分别有31、11、9个差异表达miRNA，分属于29个家族，靶向592个功能基因，并对其中5个差异显著且与非生物胁迫相关的重要miRNA进行了qPCR分析检测，结果显示Osa-miR166h、Osa-miR166k上调表达，Osa-miR169h、Osa-miR530下调表达，针对Osa-miR169h的4个靶基因进一步定量检测，其中的3个靶基因上调表达，这与Osa-miR169h的下调表达结果相一致，以上结果说明miRNA在植物抵御非生物逆境胁迫的过程中扮演重要角色。     

杨树miRNA的靶基因预测及低氮胁迫表达分析

目的鉴定杨树受低氮胁迫后miRNA的靶基因,分析靶基因在氮胁迫后的差异表达并探讨其功能,为揭示杨树低氮胁迫下miRNA的调控功能提供参考,并为树木低氮营养高效利用育种提供重要的候选基因。方法根据miRNA的保守性及与靶基因的严谨互补配对关系,以杨树miRNA为探针利用靶基因预测软件psRNATarget,通过与毛白杨转录组的基因序列进行比对鉴定靶基因,进一步开展毛白杨受低氮胁迫后靶基因的差异表达分析及功能注释。结果获得了131个miRNA家族的242个miRNA成员对应的3 024个靶基因,分别参与了植物激素信号转导、次生代谢产物的生物合成、氨基酸合成代谢、碳代谢和RNA运输等通路。57个靶基因在低氮胁迫处理后发生显著变化,其中受到诱导（29个）和抑制（28个）的基因数目相当。14个低氮胁迫响应的miRNA,其对应的11个靶基因也发生了显著的差异表达变化,其中miRNA和靶基因表达量发生相反变化的有8个miRNA。本研究发现参与植物激素信号转导的靶基因（2个）及参与代谢途径的靶基因（6个）发生了差异表达。miR162的靶基因编码ABC转运蛋白,miR393运用于靶基因KAT2调节Na+和K+动态平衡,miR399的靶基因PIF3编码光敏色素互作因子PIFs蛋白,这些miRNA及靶基因可能在杨树响应低氮胁迫中发挥重要作用。结论本文鉴定到了毛白杨中一批低氮胁迫响应miRNA的靶基因,可调控杨树对氮逆境胁迫信号的反应。这些miRNA及靶基因为进一步揭示miRNA及靶基因在低氮胁迫下的调控功能提供了研究线索,为树木氮营养的高效利用改良提供了重要候选基因。      

转录组学在植物响应干旱胁迫中的研究进展

干旱胁迫是植物生长周期中极易遭受的非生物胁迫之一,了解植物如何响应干旱逆境及其调控途径,成为了一个热点问题。随着转录组技术的广泛应用,人们可以从基因层面了解在干旱胁迫下,植物体内的信号转导及其相关的网络调控机制。本文主要查阅近年来RNA-Sep技术在植物干旱胁迫方面的研究进展,介绍了植物受到干旱胁迫后,从膜上信号感受器,到细胞内信号转导,以及主要的植物激素代谢调控途径等方面的调控机制,展望了未来转录组学在植物响应干旱胁迫中的发展方向。     

植物逆境相关长链非编码RNA的研究进展

植物长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类广泛存在的长度大于200 nt的非编码RNA调控分子,通过目标模拟、转录干扰、甲基化等机制调控真核生物基因表达。植物体内的许多lncRNA受外界胁迫的诱导或抑制,并作用于逆境相关基因,影响植物形态和生理生化进而产生对胁迫的应答。从植物lncRNA的合成、分子水平的作用方式、与植物生物和非生物胁迫逆境的响应机制等方面阐述了长链非编码RNA参与调控植物的抗逆机制,并提出了今后的研究方向,以期为植物逆境应对及抗逆新品种选育提供理论依据。     

番茄microRNA调控生长发育及逆境响应的研究进展

【目的】 回顾与总结番茄MicroRNA(miRNA)调控其生长发育及逆境响应的研究现状及进展,为番茄育种的应用提供理论和科学依据。【方法】 查阅国内外相关文献,汇总并对比分析文献数据。【结果】 miRNA是一类广泛存在于植物体内,位于基因组非编码区长约21～25个核苷酸的内源性非编码小分子RNA。其通过定向降解靶基因mRNA和抑制其翻译,对靶基因表达在转录后水平起调控作用。高通量测序的出现有助于植物miRNAs的数量呈指数增长,使得miRNAs相关数据库种类及数据量日渐丰富。番茄诸多生物学过程都受到miRNA的调控,包括植株形态、器官发育、生长发育以及响应干旱、盐、温度和生物胁迫等方面。【结论】 miRNAs在番茄生长发育和胁迫应答等方面起重要作用,围绕miRNAs及其靶基因对番茄的调控机制,定向改变番茄果实品质及生长周期。     

非生物胁迫下植物根系的蛋白质组学研究进展

非生物胁迫是制约植物生长发育、影响作物产量和质量的关键因素,探讨非生物胁迫对植物生长发育的影响是研究植物抗逆机制的重要内容之一,对于开展逆境胁迫耐受性植物育种有着重要意义。综述了植物根系在非生物胁迫下蛋白质组学的研究进展,探讨了非生物胁迫下植物根系蛋白质水平的动态变化,描述了特定蛋白质网络及其相关应答机制,并对非生物胁迫下植物根系的蛋白质组学研究进行了展望。     

植物miRNA在应答非生物胁迫上的调控作用

植物miRNA是由约19-25个核苷酸组成的非编码单链小RNA,其表达不受翻译过程的影响,比编码基因更迅速,对目标基因表达的调控效率更高。近年研究证明,miRNA在植物应答非生物胁迫中发挥着重要作用。本文基于国内相关文献报道,阐述了植物miRNA的合成及作用机制,miRNA对水分、温度、高盐及氧化等非生物胁迫的应答反应,以及miRNA对营养亏缺的调节机制,并对这些研究领域所存在的问题和发展趋势进行了讨论,以期为全面认识植物的抗逆分子机理提供新信息。     

水曲柳TCP4转录因子克隆及胁迫和激素下的表达分析

TCP转录因子家族是植物特异的一类调控生长发育和逆境胁迫的重要转录因子。本文揭示了水曲柳FmTCP4在非生物胁迫及激素信号诱导调控的表达特征,为该基因在水曲柳中调控生长发育以及逆境胁迫响应功能的研究奠定基础。通过前期研究克隆获得了水曲柳TCP4基因序列,并命名为FmTCP4,应用生物信息学软件对水曲柳FmTCP4基因的分子结构特征进行了分析,利用4 ℃低温、盐(NaCl)以及干旱(PEG6000)进行非生物胁迫处理,利用脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)进行激素信号诱导,分析FmTCP4基因的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长1 251 bp,具有完整的开放阅读框,编码416个氨基酸。FmTCP4具有螺旋-环-螺旋结构,为亲水性的不稳定蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,亚细胞定位预测存在于细胞核中,并在细胞质到细胞核的调控中起作用。同源序列比对结果表明,FmTCP4与芝麻、烟草等物种的同源蛋白序列相比具有很高的同源性。非生物胁迫处理后,FmTCP4的表达量随处理时间而改变,但其变化趋势不同,表明FmTCP4明显响应了这3种非生物胁迫。激素信号诱导结果表明,外源植物激素调控了FmTCP4基因的表达,基因表达量相对于对照组具有显著性差异。非生物胁迫和激素信号诱导下的基因表达分析表明,FmTCP4响应了寒冷、盐、干旱等非生物胁迫以及激素信号,说明其参与了植物的生长发育和逆境胁迫的平衡。