棉花中黄萎病抗性相关microRNA的挖掘及其靶基因分析

MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约为19~25 nt内源性的、非编码单链小RNA,在植物逆境胁迫应答中具有重要的调节作用。为了获得棉花中黄萎病抗性相关的miRNA,利用生物信息学技术,本研究从Sanger miRNA数据库和已报道的文献中找到64个与棉花黄萎病抗性相关的miRNA,预测和分析了它们的靶基因和启动子,并从中筛选出12个miRNA进行了实时荧光定量PCR分析,为进一步深入研究miRNA的作用机制奠定基础和提高转基因棉花抵抗黄萎病的能力提供新的途径。     

利用高通量测序技术鉴定棉纤维发育相关miRNAs及其靶基因

miRNA (microRNA)是一类21～24个核酸长度的非编码小分子RNA(sRNA),它主要通过抑制或降解靶基因来调控植物生长发育等过程.试验利用在纤维长度上有显著差异的2个回交自交系BILs (Backcross inbred lines)的0DPA (Days post anthesis)、3 DPA的胚珠和10 DPA的纤维构建6个sRNA文库并进行Solexa 测序.以已公布的棉花D5基因组序列和棉属其他序列为参考,经分析共发现561个miRNAs,其中包括254个已知的miRNAs(属于40个miRNA家族),75个候选的miRNAs和232个新的miRNAs,研究结果极大地丰富了棉属miRNAs.通过miRNA靶基因预测分析发现多数miRNAs负调控其对应的靶基因,少数正调控.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)注释结果表明miRNA的靶基因在植物激素代谢途径中显著富集.     

角瓜与南方根结线虫非亲和互作相关MicroRNAs的鉴定

为鉴定角瓜与南方根结线虫非亲和互作中的植物源MicroRNAs(miRNAs),预测miRNAs的靶基因,解析miRNAs的表达模式.构建角瓜与南方根结线虫亲和、非亲和互作的小RNA(sRNA)文库,通过Solexa测序和生物信息学分析筛选鉴定角瓜与南方根结线虫非亲和互作相关的miRNAs,利用PsRNATarget软件预测miRNAs的靶基因,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对测序获得的miRNAs进行表达验证.结果表明,18份样品测序获得的Unique reads数量在808262～3926308条,长度24 nt的sRNA丰度最高,miRNAs占sRNA的0.3％～0.5％,包含565个已知miRNAs,归属75个miRNAs家族,其中miR156包含的家族成员数目最多.26条差异表达的miRNAs响应南方根结线虫胁迫的表达模式分为4种类型,其中10条显著差异表达的角瓜miRNAs与南方根结线虫非亲和互作密切相关.miRNAs靶基因预测显示,一个miRNA可调控多个靶基因,同一miRNA的靶基因同源性较高,miRNAs靶基因功能主要涉及转录激活,参与植物生长发育和调控,以及编码信号传导和细胞代谢相关蛋白等.这些研究结果为探明角瓜与根结线虫非亲和互作的miRNAs调控机理奠定了基础.     

荔枝早期体细胞胚发生相关microRNA的鉴定与分析

荔枝(Litchi chinensis Sonn.)种胚发育状态直接影响种子和果实大小及其品质,但迄今为止对其发育分子机理尚缺乏系统研究与了解。本研究利用‘御金球’荔枝幼叶诱导的胚性愈伤组织(EC)和早期体胚(SE)进行小RNA高通量测序。利用生物信息学方法鉴定体胚发生相关microRNA (miRNA),预测其靶基因,筛选潜在的miRNA-靶基因互作对;并利用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)方法对差异miRNA与miRNA-靶基因的关系进行验证。在EC和SE小RNA文库中共鉴定得到属于564个家族的1 127个已知miRNAs。与EC相比,有88个miRNAs在SE中差异表达,包括51个上调和37个下调miRNAs。其中80个miRNAs预测得到581个靶基因,多为转录因子和参与初级、次生代谢途径的酶基因。根据基因表达模式共筛选得到167个具有负调控关系的miRNA-靶基因对,涉及胚胎发育、激素信号、氧化还原和细胞壁建成等生物学过程。RT-qPCR结果表明12个miRNAs的表达在胚性愈伤和体胚发生阶段变化显著,且4个miRNA-靶基因对具有负调控表达模式,这些结果与小RNA测...     

马铃薯miRNA164靶基因预测及amiRNA164表达载体构建

Micro RNAs(miRNAs)是内源性的调节基因转录后水平的一类小分子RNA。研究表明miRNA164/NAC在模式植物拟南芥中参与调控植物的生长发育以及对生物和非生物胁迫的耐受性,但目前在马铃薯中关于miRNA164/NAC的表达模式的研究尚未见报道。本研究利用马铃薯中已知的miRNA164序列,通过在线工具ps RNATarget对其靶基因进行预测得到3个靶基因。通过生物信息学分析发现,马铃薯miRNA164的3个靶基因均属于NAC转录因子家族的NAM亚家族,其调控模式与拟南芥中的类似,具有很高的保守性。为了进一步实验验证,利用人工miRNA(artificial miRNA,amiRNA)技术构建了马铃薯amiRNA164表达载体,有助于后期通过遗传转化方法研究miRNA164的调控机理。     

利用solexa测序技术发掘木薯microRNAs

为了发掘木薯中的microRNAs (miRNAs),了解其在木薯中的调控机制,本研究利用Solexa测序技术在木薯中发现了大量的miRNAs,并利用一种新的miRNA定量检测技术（Multiplexed RT法）对其进行实验验证。通过对构建的3个小RNA文库进行solexa测序与生物信息学分析,最终获得19个家族93个保守的miRNA和74个新的miRNA,实验验证了测序获得的83个miRNA。在Arg7块根中特异表达的有6个miRNA,分别为miR172d、miR396c、miR398a、miR398b、miR399e、miR399f,叶片中特异表达的有13个,须根中特异表达的有3个,这些miRNAs将为深入了解木薯块根发育和淀粉累积机理提供了一个新的视角。     

木本植物miRNAs参与环境胁迫应答的研究进展

MicroRNA (miRNA)是一种广泛存在于植物中,长度约为21～24个核苷酸的单链内源性非编码RNA。研究证实,miRNA通过对靶基因的剪切或抑制来实现转录后水平上的负调控,并在植物的生长发育、形态建设、信号传导以及环境胁迫响应中都发挥着重要的调控作用。与此同时,随着高通量测序和生物信息学的快速发展,大量miRNAs正不断被发现,miRNAs已成为当前植物分子生物学领域的研究热点之一。本研究首先简述了miRNA的形成过程及鉴定、表达量分析以及靶基因预测与验证的方法,其次重点综述了非生物胁迫和生物胁迫下木本植物miRNAs参与环境胁迫应答的研究现状,最后讨论了木本植物miRNAs今后的研究方向,以期为研究木本植物miRNAs参与调控植物抗逆应答的分子机理提供一些参考。     

用生物信息学挖掘玉米中的microRNAs及其靶基因

microRNA (miRNA)是一类内源性的、19~24碱基长度的小分子非编码RNA,通过碱基互补调控靶基因的表达,在多细胞生物的基因表达调控过程中扮演着十分重要的角色。植物中的miRNAs具有高度的保守性,这为通过同源比对发现保守的miRNAs提供了思路和途径。本研究通过对拟南芥、水稻等植物已知的miRNAs与玉米EST和GSS数据库的比对,并设置一系列严格的筛选标准,共筛选到23条新的玉米miRNAs;利用WMD 3在线植物miRNAs靶基因预测软件,对新发现的玉米miRNAs进行靶基因预测,总共预测到89个靶基因,进一步功能分析发现这些靶基因参与玉米的生长发育、信号转导、转录调节、新陈代谢及逆境胁迫响应等调控过程。     

miRNA在调控植物种子发育及响应非生物胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类内源性小分子非编码RNA,它通过引导mRNA的裂解或抑制翻译调控靶基因在植物种子发育和响应非生物胁迫过程中起着关键作用。为了进一步鉴定和明确与种子发育及响应非生物胁迫相关的miRNAs功能和调控机制,归纳了植物中参与种子胚和胚乳发育调控及响应低温、盐、干旱等非生物胁迫的miRNAs类型、靶基因及功能。miRNA在进化上高度保守,其表达在生物发育过程中具有明显的组织特异性和时间特异性,但在不同植物之间又有着相似性。然而,目前miRNAs生物发生和功能的调控因子是如何在转录或转录后被调控的以及miRNAs是如何利用转录裂解和翻译抑制机制来调控其靶点的还有待进一步阐明。未来对这些问题的研究不仅能为植物种子发育和植物响应非生物胁迫机制提供新的见解,而且能为基因的转录后调控研究提供更多的思路。     

高通量测序技术对早熟棉中miRNA的鉴定与分析

棉花中miRNA的数量仍较少,miRNA在棉花早熟发育中的作用有待证明和揭示。为丰富棉花中miRNA的数量,同时,为揭示miRNA在早熟棉发育中的作用,以早熟棉花品种石早1和中熟棉花品种冀棉958为材料,利用高通量测序技术构建了2个小RNA文库,鉴定新的miRNA,比较早熟棉花和中熟棉花中miRNA表达的差异、特点。结果共鉴定到131个miRNA,包括41个不同家族的64个已知miRNA和67个新的miRNA;新miRNA中,54个miRNA属于已知miRNA家族,13个miRNA属于新的miRNA家族。比较2个品种中miRNA表达的差异,共发现39个miRNA在2个品种中的表达差异超过2倍,占总miRNA数的29. 8%,主要为中低量表达的miRNA。15个高表达miRNA中,只有miR398家族的ghr_21在2个品种中的表达差异超过2倍(达到3. 4倍);比较相同家族的不同miRNA在两品种中的表达差异,发现相同家族的miRNA在2个品种中表达差异可以不同,推测有不同的生物学功能。揭示了miRNA在早熟棉发育过程中,对其早熟性具有重要作用,为进一步研究miRNA在棉花早熟性调控中的作用提供依据。     

Identification of Conserved Cotton MicroRNAs and Their Targets

No study has been performed on identifying microRNAs (miRNAs) and their targets in cotton although cotton is one of the most important fiber and economic crops around the world.In this study,we found 30 potential cotton miRNAs using a comparative genomic approach based on genomic survey sequence analysis and miRNA secondary structure.These cotton miRNAs belong to 22 miRNA families.Expressed sequence tag (EST) analysis indicated that the predicted miRNAs were expressed in cotton plants.     

陆地棉种子发育过程中 microRNA 的挖掘与功能研 究简

 microRNAs (miRNAs)广泛参与调控植物的生长和发育,但这类分子是否对棉花胚珠和纤维的生长发育起到重要的作用,还有待验证。对这些小分子的认识,一般先要从序列信息的获得上开始。应用基因芯片对TM-1 +5 DPA （开花后5 d）胚珠总RNA进行了miRNA 的筛选研究。结果显示,含有352 个探针的芯片成功钓取到199 个陆地棉miRNA,其中绝大多数为首次报道。此外,对miR399 研究发现,它与纤维中磷的含量变化相关; miR169 可能与干旱应激反应有关。     

棉花盐胁迫下叶片miRNAs的鉴定与分析

microRNAs(miRNAs)是一类21~24个核酸长度的非编码小分子RNA(sRNA,small RNA),通过介导目标mRNA的切割或者抑制翻译来调节植物基因的表达。本文利用200 mmol·L-1NaCl分别处理3叶期耐盐品系早熟长绒7号和盐敏感品系南丹巴地大花4 h,构建了4个小RNA文库并测序。以雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii L.)D5基因组和本实验室陆地棉(Gossypium hirsutum L.)盐胁迫转录组测序拼接得到的序列作为参考,共发现360个miRNA,包括308个保守的miRNA和52个可信度高的新miRNA。2个品系共出现94个差异表达的miRNA,表达模式可分为2大类,筛选出20个候选miRNA。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析表明,耐盐品系显著富集的信号通路是抗原加工过程,而盐敏感品系显著富集的是生物碱合成途径。     

Genome-Wide Analysis of MIKCC Gene Family in Cotton

[Objective] In plants, floral organ identity and the process of the transition from vegetative to reproductive development is regulated by MIKC^C gene family. Whole genome analysis is helpful to understand the evolutionary history of MIKC^C genes and provides the basis for an in-depth analysis of molecular mechanism of MIKC^C family in flowering and floral organ development in cotton. [Method] Whole genome identification of MIKC^C genes were carried by HMMER 3.0 and pfam gene bias expression and were clustered based on the RNA-seq data. [Result] We identified 100 MIKC^C genes and classified them into 11 subfamilies, according to their phylogenetic relationships to the Arabidopsis and Vitis vinifera MIKC_C genes. According to their expression profiles, MIKC^C genes were classified into four types. The MIKC^C genes of C/D and E subfamily were particularly highly expressed during cotton fiber elongation stage, indicating gene functional differentiation in cotton evolution. 12 of the 100 MIKC^C genes contains miRNA target sites, indicating that the flower development and the transition from vegetative to reproductive development of cotton may be regulated by miRNAs. [Conclusion] This study not only showed the functional differentiation of MIKCC genes in cotton fiber development, but also found that MIKC^C family genes may be regulated by miRNAs in the growth and development of cotton, which provided the useful information for further functional studies of MIKC^C genes in cotton.     

亚砷酸盐胁迫下水稻microRNA的应答功能及调控通路分析

为明确砷胁迫下microRNA的应答功能及调控通路,本研究利用miRNA芯片检测水稻幼苗在亚砷酸盐胁迫后miRNA的表达差异。结果发现11个miRNA表达显著下调,7个显著上调,并采用RT-PCR验证了9个miRNA的差异表达。差异miRNA靶基因多编码转录因子以及重金属响应网络中的蛋白。基因本体(GO)和KEGG通路富集表明,砷胁迫下miRNA主要介导调控激素信号转导、硫代谢、氨基酸代谢和抗氧化防御。利用PLACE数据库发现miRNA上游启动子区密集分布多种金属应答元件。本研究有助于阐明水稻中砷转运和积累的分子机制,为水稻抗逆育种提供理论参考。     

林木microRNA及其在遗传育种的应用研究进展

microRNAs是一类由特定RNA聚合酶Ⅱ转录本加工而来的长为20~24核苷酸的小分子,这类小分子在植物中的功能主要是通过降解靶标基因来调控其互补序列的mRNA的稳定性。近年来高通量测序技术的飞速发展加速了microRNA研究的进展。为了对林木microRNA研究的最新进展和应用前景有更为全面的了解,本文从植物miRNA的发现,林木miRNA研究的发展以及amiRNA应用于林木的遗传操作等三方面进行综述。特别阐述了杨属miRNA,果树miRNA,桉树、茶树、橡胶树和麻疯树miRNA,沙冬青miRNA,裸子植物miRNA等的研究进展。随着miRNA数量的增加,未来miRNA的研究将锁定到其功能的验证方面。因此,了解林木miRNA的发展现状及趋势非常重要。     

野生小豆和栽培小豆microRNA全基因组鉴定与比较分析

microRNA(miRNA)是一种非编码的小RNA分子, 对真核生物基因表达起着非常重要的调控作用,miRNA系统鉴定对于研究其功能及作用机制具有重要意义。本研究分别以栽培小豆京农6号(JN6)和野生小豆CWA108为试验材料,进行了深度miRNA测序。系统鉴定和注释这2个物种的miRNA,并分析了其miRNA种类的异同、表达量的差异和靶基因在功能富集上的差别。鉴定出了JN6和CWA108共有和特有的miRNA,明确了它们之间差异表达的miRNA,以及这些特有和差异miRNA的靶基因在功能富集上的差异,发现可能和抗病与抗逆途径相关。     

玉米雌穗发育杂种优势相关miRNA的研究

杂种优势已广泛应用于玉米育种, 在提高玉米产量、品质以及增强抗逆性等方面起到了重要的作用, 然而杂种优势的分子机制尚不清楚。植物miRNA主要在转录和转录后水平调节基因的表达。为阐明miRNA是否及如何对玉米雌穗发育杂种优势产生影响, 本研究对玉米杂交种郑单958及其亲本自交系(昌7-2和郑58)进行了高通量miRNA测序和降解组测序。取玉米雌穗花序分生组织(IM)发育为成对小穗分生组织(SPM), 进而产生小穗分生组织(SM), 及小花分生组织(FM)将3个不同时期的雌穗样品用于miRNA建库测序, 鉴定出16个miRNA家族中的81个保守miRNA为非加性表达, 认为是与雌穗发育杂种优势形成相关的miRNA; 3个阶段中分别检测到80.30%、56.06%和48.10%的非加性表达的miRNA被显性或超显性抑制。鉴定出8种新的miRNA, 属于7个miRNA家族。通过雌穗降解组测序, 发现在郑单958及其亲本自交系中共同检测到的miRNA靶向42个基因的82个转录本。根据测序结果构建了miRNA参与玉米雌穗杂种优势的模型, 并推测在雌穗发育早期阶段杂交种雌穗的miRNA的普遍抑制导致其靶基因上调表达, 随着发育进程miRNA逐步解除抑制, 带来其靶基因表达量的逐步减少, 这种miRNA与其靶基因的拮抗关系也许与玉米雌穗发育杂种优势形成有关。