与植物花发育相关的miRNA研究进展

植物花器官的形成是物种得以延续的基础。研究表明,植物的花发育过程不仅受外部环境影响,同时也受内在基因调控,其中microRNA(miRNA)分子在基因调控过程中起到重要的作用。本文通过介绍模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)及一些木本植物关于miRNA方面的最新研究进展,综述这种非编码小RNA分子在调控植物花期、花器官与花育性上的作用,指出目前在miRNA研究上存在的问题,并对miRNA在花器官发育中的深入研究做出展望。     

裸子植物种子发育过程及基因调控研究进展

种子是裸子植物和被子植物所特有的繁殖器官,是植物有性繁殖的最高形式.裸子植物的种子裸露,形态较为简单,由种皮、胚和胚乳三部分组成,胚乳一般由雌配子体直接发育而来,为单倍体.其发育过程中会有AB13、FUS3等转录因子和miR159、miR172等miRNA参与调控,同时,DNA甲基化及RBR、ATG5等基因对裸子植物种子发育也起到重要的调控作用.本文从结构特征和分子调控等方面对裸子植物种子发育过程进行综述.     

MicroRNA在高等植物逆境响应中的作用机制研究进展

microRNA（miRNA）是一类20~24bp的内源性小分子非编码RNA,广泛存在于真核生物中。成熟的miRNA通过与靶基因较保守的互补位点配对结合,在转录后水平负调控靶基因的表达,参与植物的生长发育、信号转导和逆境响应等过程。本文综述了植物在生物胁迫和非生物胁迫（重金属、干旱、低温、盐、热）响应中miRNA的作用及其调节机理研究进展,指出存在问题并进行展望。     

MicroRNA参与植物花发育调控的研究进展

摘 要：MicroRNA(miRNA)是一类20到24nt的非编码小RNA,通过与靶mRNA序列的互补配对产生特异性,抑制了mRNA的表达或使其降解,从而调控靶基因的表达。本文主要综述了三类调控开花时间的miRNA家族成员：miR172,miR159 / miR319和miR156。其中,miR156主要调控植物生长周期转变;miR172通过调控AP2类基因,控制开花时间和花器官的形成;miR159和miR319的过量表达均会引起一些花发育障碍,如花期延迟。此外,还介绍了其它一些与花发育相关的miRNA,并对miRNA在花形成和发育中的研究方向进行了展望。     

彩色马铃薯中miR858表达及其花青素含量变化分析

microRNA是植物体内普遍存在的非编码小RNA,广泛参与植物生长发育、代谢调节及多种逆境胁迫响应。研究表明miR858可能是参与植物花青素合成调控的miRNA之一,但其在彩色马铃薯中调控花青素的研究尚未见有报道。本研究对彩色马铃薯不同部位中miR858的表达情况进行研究,同时对其花青素进行测定,以明确miR858与花青素合成间的调控关系。结果表明miR858在3个彩色马铃薯品种不同组织中均有表达,但不同组织的花青素含量与miR858的表达存在品种差异性,其中紫色马铃薯品种‘黑金刚’、‘华颂66号’中miR858的表达情况和花青素的含量呈正相关,红色马铃薯品种‘红美’miR858的表达情况和花青素的含量呈负相关,这可能是马铃薯的品种特异性决定了其花青素调控中基因表达的差异性。     

玉米纹枯病胁迫相关miRNA功能研究

microRNA (miRNA)是一类内源性的、19~24个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, 参与调控植物生长发育, 并在多种非生物与生物胁迫响应中发挥重要作用。但目前关于玉米纹枯病胁迫相关miRNA表达调节与功能尚不完全清楚。利用生物信息学挖掘玉米中的microRNA及其靶基因, 筛选到23条新的玉米miRNA, 预测到89个靶基因。本文在前期研究基础上, 以对纹枯病抗性不同的自交系R15和478作为对象, 采用半定量方法对预测获得部分miRNA前体初步鉴定, 采用实时荧光定量PCR手段对R15和478中表达存在差异的成熟miRNA进行抗纹枯病组织特异性表达验证。结果提示, 部分miRNA在玉米抗纹枯病胁迫过程中可能起着重要的调控作用。     

逆境诱导开花调控机理的研究进展

表观遗传修饰可以影响植物生长和发育的多个方面,是植物响应环境和发育调控的重要方式。开花同样受到环境和发育的调控,保证植物在逆境条件下也能完成生命周期。笔者简述了植物在非生物胁迫（例如寒冷、干旱和高盐等）条件下的表观遗传变化,及其开花调控的最新研究进展。这些表观遗传修饰主要包括DNA甲基化和组蛋白修饰,在植物的生长发育过程中,开花的表观遗传修饰与逆境响应的表观遗传修饰之间存在重要的联系,植物可能通过相同的表观遗传因子或途径同时调控开花和逆境响应。     

小麦miR164及其靶基因NAC的克隆与表达载体构建

miRNA对植物的生长发育及逆境适应起到重要的调控作用。为探究miR164基因的功能及其参与胁迫的响应机制,我们首先检测了小麦miR164及其靶基因NAC2D在受到内质网胁迫后表达水平的变化,并通过克隆miR164及NAC家族的几个基因(NAC6A,NAC2D,NAC8,NAC1),分别构建其表达载体。分析表明:miR164与NAC2D在受到内质网胁迫诱导剂二硫苏糖醇(DTT)处理后,miR164上调表达,NAC2D下调表达,而经内质网胁迫缓解剂熊去氧胆酸(UDCA)处理后,两基因表达水平变化呈现出相反的趋势,表明miR164可能参与小麦幼苗内质网胁迫响应的调控。进而我们对NAC家族的几个基因分别进行克隆,并成功构建了它们的植物表达载体,为进一步探索miR164的功能及其调控机制提供了重要基础。     

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。     

大麦HvCPP转录因子家族的全基因组鉴定与分析

CPP (Cystiene-rich polycomb-like protein)转录因子是植物中一类较小的基因家族,在植物生长发育、激素信号转导和逆境胁迫响应中发挥调控作用。本研究通过对大麦基因组的系统分析,鉴定出7个HvCPP转录因子成员,且蛋白序列均包含2个典型的CXC结构域。系统进化分析表明大麦HvCPP分为2个大类和4个亚类,与水稻OsCPP进化关系较近。HvCPP转录因子家族成员亚细胞定位均在细胞核中。HvCPP基因启动子区域存在大量的生长发育相关元件、不同激素信号响应元件和逆境胁迫响应元件。转录组数据表明,HvCPP转录因子家族成员在大麦不同发育阶段的不同组织器官中存在特异性表达,不同成员在大麦相同组织器官中的表达水平差异显著。本研究表明大麦HvCPP转录因子家族可能在大麦生长发育、激素信号传导及逆境胁迫响应中发挥重要功能。     

苹果MicroRNA的茎环RT-PCR检测及离体试管苗与田间苗表达差异

MicroRNA(miRNA)在植物的生长发育过程中起着重要作用。以改进CTAB法提取的总RNA为模板,通过设计茎环反转录引物,利用定性RT-PCR技术从寒富苹果幼嫩叶片、成熟叶片、嫩茎、幼果和根等不同器官中均检测到miRNA,并从寒富苹果叶片中克隆分离出14种miRNA。在此基础上利用半定量RT-PCR技术对寒富苹果离体试管苗与田间苗中10种miRNA的表达差异进行分析,结果发现,miR156和miR157在离体试管苗叶片中表达量明显高于田间苗幼叶。本研究建立了苹果miRNA的茎环RT-PCR检测体系,为研究miRNA在苹果植株生长发育过程中的作用奠定了基础。     

植物miR398家族的分子特征与进化分析

miR398家族是植物界中一类保守的miRNA家族,本文旨在探究植物miR398家族成员的分子特征,阐释其系统进化规律。以数据库公布的植物miR398成熟体、前体及靶标序列为供试数据,用统计学和生物信息学法分析其分子特征与进化规律。miR398家族成员在34个植物物种中分布广泛,其成熟体长度、核苷酸种类、前体茎环结构及对靶基因抑制类型均符合典型的植物miRNA分子特征。不同植物间miR398成熟体保守性高于前体,前体茎部保守性高于环部。同一物种间的miR398家族成员具有不同的进化速率,少数物种间的miR398家族具有协同进化特征。靶基因功能预测结果显示,miR398家族成员多以切割抑制的方式参与植物的逆境胁迫响应。植物miR398家族兼具保守性与多态性特征,不同植物间的miR398家族成员具有多样的进化模式。研究结果为miR398介导的植物逆境胁迫响应机制探究奠定理论基础。     

miR172超表达载体的构建及其在micro-Tom番茄中的遗传转化

为了进一步阐明miRNA在番茄不同生长发育阶段尤其是在果实成熟阶段的调控途径,利用聚合酶链式反应(PCR)从番茄(Solanum lycopersicum)的cDNA克隆出miR172基因核心片段,将该基因片段,以及pCAMBIA1300-221载体通过特异性的限制性内切酶双酶切,然后将miR172片段正向连接到载体上,转化大肠杆菌Trans5α,鉴定重组质粒正确后,利用冻融法将重组载体转入农杆菌EHA105中。再次回转大肠杆菌验证获得的重组载体,通过PCR以及双酶切鉴定是否符合预期结果,将测序结果与NCBI上的基因序列相比较,同源性高达100%。结果成功构建了适用于番茄农杆菌遗传转化的植物表达载体,接下里进行转基因植株的培育和鉴定。为通过miR172基因进一步研究果实成熟衰老机理奠定了物质基础。     

基于CRISPR/Cas9技术的水稻miR1866突变体构建

microRNA(miRNA)是长度为18~25个碱基的非编码单链RNA,在植物生长发育过程中起着重要的调节作用。水稻是世界上重要的粮食作物之一,近年来调控水稻生长发育的miRNA不断被发掘,但目前关于miR1866的研究还比较少。本研究通过构建miR1866的CRISPR/Cas9表达载体,创制miR1866的突变体,挖掘水稻miR1866的功能。依据CRISPR/Cas9基因编辑技术,设计了miR1866的突变靶点,通过人工合成的方法得到包含突变靶点的特异序列,经过磷酸化修饰和退火后与载体Sg RNA连接进而与Cas9重组得到miR1866的CRISPR/Cas9表达载体,利用农杆菌介导法导入粳稻品种日本晴,获得转基因植株,结合测序结果判断转基因植株突变单株的突变基因型。本研究比较了野生型和突变体(KO1866-1-2和KO1866-2-4)在相同培养条件下苗期的根长、株高、茎基粗、鲜重和干重,结果表明:在营养液培养条件下,突变体的株高、根长、茎基粗、鲜重和干重均显著低于野生型。据此推测,miR1866对水稻的生长发育有一定的调节作用。本研究利用CRISPR/Cas9创制水稻miR1866的突变体,对研究miRNA调控途径,完善水稻miRNA调控的分子机制具有重要的意义。     

逆境胁迫下甜菜生理特性的研究进展

当前影响甜菜生长发育的主要因素有水分、温度、土地盐碱化等,因此,研究甜菜逆境条件下生长和生理特性变化是当前的热点话题。为了研究水分、温度和土地盐碱化对甜菜生长发育的影响,归纳了逆境胁迫对植物生长的影响,总结了逆境下甜菜地上部和根系的形态变化和生理指标变化趋势。叶片是植物重要营养器官之一,主要生理功能是进行呼吸作用、光合作用、蒸腾作用和养分转化作用。根系是植物生长发育的关键部位,起到固定、支撑植物、吸收运输养分的作用。由此得出甜菜对逆境胁迫的响应是通过改变外部形态和生理生化指标而完成的。建议今后进一步研究甜菜和环境间相互作用机制,加强对甜菜产业体系的管理及发展,为提高甜菜的产量和品质提供参考。     

海藻糖调节植物响应非生物胁迫的研究进展

为了对海藻糖在植物抗逆过程中的作用有进一步理解,本综述对海藻糖应答非生物胁迫的进展进行了阐述。海藻糖是一种在植物体内广泛存在的非还原性二糖分子,在植物生长发育过程中起到重要作用。在植物应对非生物胁迫过程中,海藻糖在维持植物体内渗透压,保持膜结构,参与信号转导过程等方面发挥了重要作用,对作物栽培和育种改良有着重要的意义。根据近年来对海藻糖的研究进展,本综述重点对植物中海藻糖生物合成途径中的酶类,以及海藻糖在调控植物响应干旱、盐害、高温和低温胁迫方面的作用进行归纳总结。同时,对外源海藻糖对植物生长和发育的影响进行了总结,并对海藻糖可能的研究方向进行预测。为深入解析植物响应非生物胁迫的分子机制并将海藻糖应用于作物的栽培和改良提供了依据。     

木本植物逆境胁迫研究进展

木本植物(Woody plant)具有多年生、木质部发达和茎坚硬等特点,能抵御复杂多变的外界环境。本综述归纳了木本植物逆境胁迫的几个重要方面,例如盐胁迫、干旱胁迫和低温胁迫。归纳并总结了与应激有关的基因、蛋白质、转录因子和应激反应机制,并简要概述了木本植物在植被保护、园林绿化和土壤改良等方面的应用价值,最后对木本植物研究的局限性和存在的不足进行了讨论。蒙古柳(Salix linearistipularis)作为松嫩平原盐碱地区唯一具有群落分布的木本植物,是研究逆境胁迫的重要树种材料。因此,本综述着重介绍了耐盐碱木本植物蒙古柳对盐等逆境胁迫的研究进展,以期为木本植物逆境胁迫研究提供一定的理论基础;并针对目前研究存在的不足,为进一步研究提供了参考方向。     

香蕉冷胁迫相关microRNA差异表达分析

研究香蕉miRNA在冷胁迫处理下的动态表达,初步探索miRNA在香蕉冷胁迫过程中的可能作用。利用茎环引物实时荧光RT-PCR (stem-loop qRT-PCR)策略,检测冷胁迫响应miRNA在5℃冷胁迫处理不同时间点香蕉幼苗叶片中的表达模式。结果表明,在检测的15个香蕉miRNAs中,不同的miRNA 在同一冷胁迫时间下的表达量存在很大差异。根据其表达模式,可将15个miRNA分成4组。组1 和组2中的12个miRNA (miR159e, miR159f, miR160-3p, miR397a, miR399j, miR164e, miR444a, miR408, miR5179, miR530, miR535和miR5538),在5&;#176;C冷胁迫处理下表达量总体为上调,其在胁迫过程中的平均表达水平高于对照CK (0 h) ,说明冷胁迫诱导此类miRNA的表达。第3组包括miR156l、miR162a和miR166a,其在5℃冷胁迫处理各时间点的表达量均低于对照,为下调表达,说明冷胁迫抑制此类miRNA的表达。第4组仅含一个miRNA,即miR156a,除在冷胁迫处理12 h表达量明显上调外,其余时间点均下调表达。对这些miRNAs 作用的靶基因进行预测和分析发现,它们主要参与植物的新陈代谢、信号传导和生长发育过程等。这为进一步验证与低温胁迫相关的目的miRNA 的功能提供理论依据。     

弱光胁迫对植物生理特性影响的研究进展

摘 要：光是植物生长发育的重要因子之一,但由于设施环境对光照的限制,温室内往往产生弱光逆境,因此园艺植物弱光胁迫已成为育种领域研究的热点。本研究综述了弱光环境下各种植物的生长发育、光合特性、生理生化活性对逆境的响应,归纳出各项指标与产量之间的关系。目前,国内外的科学研究及生产实践表明,弱光胁迫下植物的叶绿体结构、酶活性、渗透调节物质、内源激素含量等是适应弱光逆境的关键因素。在此期间多项耐弱光机理的研究已获得突破性进展,但在植物的生长周期、地域及品种间的差异方面还无详细的论述。今后应当进一步探索植物的生长规律,尤其在弱光环境下的其他胁迫以及弱光基因的表达和调控方面展开更为深入的研究,为提高品种抗性及更多耐弱光品种的筛选提供参考。