基于高通量测序筛选‘紫娟’花青素合成相关的miRNA

为筛选调控紫娟茶树花青素合成相关miRNA,以茶树品种紫娟（ZJ）、云抗10号（YK）和福鼎大白茶（FD）为材料,构建了miRNA文库。鉴定出46种已知的miRNAs和67种新的miRNAs,预测到具有注释的靶基因765个。通过差异表达分析,筛选出在ZJ与YK、ZJ与FD共有差异表达的miRNA 24个。通过对24个差异表达miRNA的靶基因分析,筛选出可能参与调控花青素合成的miRNA 4个,包括miR828a、miR845c、novel_14和novel_87,其预测的靶基因包括转录因子基因MYB4、MYB23、MYB26、MYB82、bHLH74以及4-香豆酰辅酶A链接酶（4CL）、二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）和UDP-葡萄糖黄酮3-O-葡糖基转移酶（UFGT）等基因。利用RT-PCR分析8个差异表达的miRNA,其结果与转录组分析一致。本研究结果为进一步开展茶树花青素生物合成的调控机制研究奠定基础。     

4条小麦保守MicroRNAs的表达谱分析及其靶基因预测

为鉴定与小麦发育相关的MicroRNA(miRNA)及了解其调控作用,在前期构建小麦5叶期幼苗、抽穗期旗叶及花后5、10和20 d籽粒的小RNA库并进行高通量测序的基础上,从小麦样品间有差异表达的miRNAs中选取4条丰度较高且差异表达明显的保守miRNAs序列(miR168、miR167、miR396和miR159),进行表达模式的半定量和实时定量RT-PCR验证及靶基因的预测分析。结果表明,4条miRNAs的表达量在旗叶中最高,在幼苗中次之,在正在发育的籽粒中较低,与测序数据大致相符。预测得到的靶基因都是可能参与小麦生长发育的基因。     

野生蕉不同颜色果皮miRNA表达谱及靶基因分析

本文以闽侯野生蕉（阿宽蕉,Musa itinerans）果皮为研究对象,对不同颜色（绿色和紫色）果皮进行转录组测序,旨在探讨miRNA在野生蕉不同颜色果皮转录后水平中发挥的作用及其可能参与的调控通路,为芭蕉属植物果皮颜色分子调控机制的研究奠定基础。取野生蕉同一果梳上不同颜色（紫色和绿色）的果皮为材料,利用高通量测序和生物信息学分析,获得野生蕉不同颜色果皮组织的miRNA表达谱,筛选不同颜色果皮差异表达的miRNA并预测相关靶基因,通过靶基因分析,获得与调控野生蕉果皮颜色可能相关的信号通路。结果从不同颜色野生蕉果皮中共获得34.11兆条原始读长,经过滤后得到28.73兆条clean reads,从中鉴定出132个已知的miRNA序列和122个新的miRNA;筛选出36个差异表达miRNA,其中10个在紫色果皮中上调表达,26个在绿色果皮中上调表达。表达量最高的miRNA为mit-miR167,而差异倍数最大的为mit-miR172a-3p-2。差异表达miRNA共预测出1164个靶基因可能参与野生蕉果皮颜色调控,并主要在DNA结合、离子跨膜运输活动等功能和植物病原互作等途径富集。其中,有7个基因直接与苯丙烷生物合成途径相关,主要受到miR156和miR482家族的调控。同时,选取6个差异表达miRNA进行定量验证,结果表明,3个miRNA在绿色果皮中上调表达,3个miRNA在紫色果皮中上调表达,定量结果与高通量测序的结果一致。本文通过高通量测序获得了野生蕉果皮miRNA表达谱,并通过生物信息学分析得到可能和调控野生蕉果皮颜色性状相关的miRNA和代谢通路。综上所述,野生蕉果皮颜色可能受到多种miRNA的调控,并涉及多个代谢通路,这有助于进一步了解果皮花青素转录后水平的调控过程,并对进一步的功能验证奠定基础。     

苎麻纤维发育相关的3个miRNA鉴定与表达分析

研究以苎麻品种中苎1号为材料,开展其茎皮小RNA(miRNA)测序。结果显示,在苎麻茎皮中,共检测到378个miRNA,分析了4个管家基因在苎麻6个部位中的表达水平,发现18s在各组织中稳定表达。以18s基因作为内参基因,分析了3个候选miRNA(miR156、miR166和miR828)在苎麻6个部位中的表达谱,发现其均在苎麻顶端韧皮部和芽中表达量较高,且在纤维发育不同部位的茎皮中呈现差异表达,推测3个候选miRNA参与了苎麻纤维发育调控。生物信息学预测该3个miRNA主要是靶向调控MYB、NAC和HDZIP基因的功能。该研究为阐明miRNA在苎麻纤维发育中的生物学功能提供了依据。     

利用基因芯片筛选茶树芽叶紫化相关基因

采用基因芯片技术对龙井群体中紫芽资源和绿芽资源进行分析,探索茶树紫化相关的差异表达基因。结果检测到差异表达基因43个,其中上调表达基因17个,下调表达基因26个。以基因芯片中紫芽资源上调基因TC0002e03和下调基因TL016D09、TL011D06,及不变基因TL022H08、TL024B05为材料,用实时荧光定量方法验证基因芯片的结果,二者完全相符。根据基因芯片的实验结果,采用数据库查询方式对43个差异表达基因进行功能注释,结果表明差异表达基因主要与能量代谢、次生代谢和转录调控等分子功能有关,特别是在差异表达基因中还包含两个与花青素代谢途径直接相关的基因,苯丙氨酸解氨酶和花青素还原酶基因,同绿芽资源相比,它们在紫色资源中分别下调3.44倍和上调2.09倍;同时还筛选到两个可能调控花青素合成的转录因子MYB蛋白和WD40蛋白,分别上调2.25倍和2.54倍。这些研究结果将为深入理解茶树芽叶的紫化机理,克隆相关基因打下基础。     

玉米自交系苗期冷胁迫miRNA表达谱研究

以冷敏感自交系B73和耐冷自交系W9816为材料,分析供试材料在冷胁迫条件下的miRNA表达谱。冷处理后,有10种miRNA上调表达,包括miR156、miR166b/c/d、miR171d/e、miR398a/b、miR399e和miR408等;有21个miRNA下调表达,包括miR159a、miR166h、miR167a/b/c/d/h/i、miR319b/d、miR393a/c和miR399a/b/c/h等。对部分miRNA的荧光定量检测与测序结果基本一致。基于生物信息学的预测,差异表达的miRNA共有84个靶基因,GO分析表明,这些靶基因参与了基因转录和能量代谢过程,并响应胁迫刺激。结果表明,冷处理差异表达miRNA及其靶基因在玉米冷胁迫响应中具有重要的生理作用。     

大豆疫霉根腐病相关miRNA的鉴定

microRNA(miRNA)是近年来在真核生物中发现的一类具有调控功能的非编码RNA,通过碱基互补在基因转录和转录后水平调控靶基因的表达,参与调控植物生长发育,并在响应多种生物及非生物胁迫中发挥重要作用。本文利用大豆疫霉菌2号生理小种(P6497)接种8个栽培大豆品种,通过Northern blotting技术,对大豆中的7个保守miRNAs进行检测。结果发现,有6个miRNAs在这8个大豆栽培品种中都有表达,但在接种病原菌前后没有明显的差异。使用高通量的小分子RNA芯片技术检测差异表达的miRNAs。利用抗性品种Williams 82和感病品种Williams分别接种P6497,获得部分与大豆疫霉菌侵染相关的miRNAs。结果显示,部分miRNAs可能参与调控大豆疫霉根腐病抗性。     

玉米自交系X178、掖478授粉前后miRNA表达差异分析

基于HiSeq高通量测序技术并结合生物信息学方法对X178、掖478两种材料授粉前后两个时期穗已知miRNA及靶基因进行分析。结果发现,X178授粉前后差异表达miRNA有100个,分别属于21个miRNA家族;掖478授粉前后共筛选出98个有差异的miRNA,分别属于22个miRNA家族。利用miRNA与靶基因mRNA负调控关系初步确定授粉前后miRNA可能调控的mRNA靶点,建立miRNA-靶mRNA一一对应关系。结果表明,X178中上调表达的13个miRNA对应11个下调表达靶基因,下调表达的33个miRNA对应41个上调表达靶基因;掖478中上调表达的5个miRNA对应7个下调表达靶基因,下调表达的28个miRNA对应33个上调表达靶基因,其中,6个miRNA家族共靶向11种mRNA。研究结果表明,在授粉前后玉米穗中已知miRNA在不同玉米自交系中种类具有差异。     

外源ABA对东农冬麦1号miRNA表达模式的影响

为鉴定ABA与小麦发育及抗寒性相关的MicroRNA(miRNA)表达和调控作用之间的关系,以东农冬麦1号为试材,对三叶期小麦幼苗喷施10-5 mol·L-1 ABA(剂量为1L·4m-2),分别于大田自然降温至4℃、0℃、-10℃和-25℃附近时取分蘖节,并对本室前期所获小RNA库中挑选的6条丰度较高且差异表达明显的miRNAs序列(miR165、miR166、miR319、miR5070、miR5139、miR3704)进行荧光定量PCR分析。结果表明,随着温度的降低,未经ABA处理的对照组样品中miR165、miR166、miR319、miR5139呈先升后降的变化趋势,miR5070呈升降升的趋势,miR3704呈上升趋势;而ABA处理的样品中miR165、miR166、miR5070、miR5139和miR3704表达量都呈降升降趋势,只有miR319呈先降后升的趋势,说明ABA改变了每条miRNA的表达模式。经ABA处理后的小麦样品中,各miRNA表达量与对照相比表现为4℃和-10℃时上调,0℃时下调,-25℃时除miR5070下调外其余miRNA上调,极低温度下的这种不同改变可能与miRNA靶基因的功能相关。     

基于 EST 和 GSS 序列的茶树 miRNA 及其靶基因数据挖掘

microRNA（miRNA）是一类长 19~24 个碱基的小分子内源性非编码单链 RNA,通过介导靶基因的裂解或抑 制靶基因的翻译,在植物的发育、新陈代谢、应激响应等方面起着重要的调控作用,在进化上具有高度的保守性。据 此本研究以 miRBase 注册的全部成熟植物 miRNA 序列为探针,基于 NCBI 数据库中茶树表达序列标签（EST）和基因 组勘测序列（GSS）进行同源搜索和 miRNA 二级结构分析,总共发现 7 条茶树的 miRNA,分属于 6 个不同的 miRNA 家族。通过靶基因的预测分析表明,这些 miRNA 可能调节 28 种靶标基因,功能涉及新陈代谢、生长发育、胁迫应答 及转录,为茶树 miRNA 的试验鉴定和功能研究提供更详细精确的范围,为进一步探究茶树 miRNA 的调控机理奠定 基础。     

木薯 sRNA 测序分析及其开花相关 microRNA 的挖掘

为研究木薯花序与叶片中 sRNA 表达特性,探索 microRNA 对其开花过程的调控。本研究以木薯品种“华南 八号”花序和幼叶为材料,利用 RNA-seq 技术进行 sRNA 测序分析;并筛选开花相关 microRNAs 进行表达特性分析。 从花序和幼叶测序结果中分别获得 12 092 109 条和 11 499 655 条 sRNA 序列。花序中筛选出 139 条已知 microRNAs 和 253 条新预测 microRNA,分别预测得到 992 和 3 736 条靶基因;幼叶中筛选出 134 条已知 microRNA 和 191 条新预测 microRNAs,分别预测得到 979 和 2 603 条靶基因。最终筛选出 8 种与开花调控相关和 3 种花色调控相关的 microRNAs。 表达分析显示,miRNAs 在两样品间呈现出较大的整体性差异,并且在功能与代谢通路上也不尽相同;开花相关 microRNAs 中表达差异较大的为 miR156、miR172 和 miR169,其中 miR156 表达量在花序中高于幼叶,而 miR172 表 达量在花序中低于幼叶,推测其功能为抑制后续的开花过程,避免过度开花。本研究分析了木薯花序与幼叶中 sRNA 的整体特性,通过表达差异分析初步明确了 microRNAs 对木薯开花的调控,为进一步深入探索奠定了基础。     

调控萼脊兰类黄酮生物合成的MYB转录因子挖掘分析

本研究通过生物信息学方法,挖掘萼脊兰中可能调控类黄酮生物合成的MYB转录因子。从萼脊兰转录组数据库中筛选MYB转录因子,获得MYB的完整ORF,并对其蛋白理化性质、基序、功能注释、系统进化、表达特性等进行分析,并预测其功能。结果表明：在萼脊兰转录组水平上共鉴定出27个具有完整阅读框的MYB转录因子基因,萼脊兰MYB转录因子TRINITY_DN38485_c0_g4和TRINITY_DN38485_c0_g1基因均在花朵和叶片中表达上调,再根据与蝴蝶兰的系统进化关系与功能分析,预测这2个转录因子可能通过黄酮途径完成类黄酮生物合成。因此,MYB转录因子的研究对从分子水平上研究和调节类黄酮的合成具有重要意义,转录因子的应用是类黄酮生物合成基因工程中的新途径。     

大豆MYB转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,近年的研究表明其广泛参与多种生物学过程。MYB转录因子在其N端含有其特有的DNA结合基序(MYB-binding domain),能够与DNA分子大沟结合而调控基因表达。本研究通过生物信息学手段,在全基因组水平上筛选鉴定出了304个大豆MYB类转录因子,并对其进行了分类和保守结构域分析;通过与拟南芥的MYB基因进行系统发生分析,将304个大豆MYB转录因子分为了22个亚类;染色体定位分析表明大豆MYB转录因子在所有染色体上都有分布,部分染色体间的MYB蛋白序列高度相似,表明此类基因在进化上具有相同的来源;利用野生大豆盐、碱胁迫下转录组数据,分析MYB基因的表达模式,发现部分MYB转录因子能够响应盐、碱胁迫的诱导,且在盐、碱胁迫下具有不同的表达模式。     

冬小麦miR398前体的克隆及其在低温条件下对靶基因CSD1表达的调控

miR398是受逆境胁迫负调控的miRNA,其靶基因CSD编码超氧化物歧化酶(SOD),使植物抵御活性氧(ROS)的毒害。为进一步了解低温胁迫下miR398的调控机制,从东农冬麦1号中克隆小麦miR398前体,构建过表达载体并转化拟南芥,用Real-time PCR检测T0代植株中小麦miR398及其靶基因CSD1在低温胁迫下的表达量。结果表明,随着低温胁迫时间的延长,miR398表达下调、CSD1基因表达上调,认为小麦miR398能响应低温胁迫、负调控CSD1基因表达,间接提高了拟南芥的抗寒性。     

茶树儿茶素合成相关MYB转录因子生物信息学分析

从茶树（Camellia sinensis）转录组数据库中获得6个与儿茶素合成相关的MYB转录因子,对其进行蛋白理化性质与结构功能预测、核定位信号和蛋白保守结构域分析,通过同源分析构建系统发育树。结果表明,与儿茶素合成相关的6个MYB蛋白都属于亲水性的非分泌蛋白,定位在叶绿体、线粒体和细胞核上,其空间结构主要是α-螺旋和β-转角;保守结构域的分析发现除了comp159173_c0基因,其余5个都属于SANT超家族基因成员。系统进化树显示6个MYB蛋白形成4个分支,显示出各自间较远的亲缘关系。差异表达分析的结果进一步证实了6个MYB转录因子与儿茶素合成代谢的相关性。     

植物中miRNA及其靶基因的检测与鉴定方法

miRNAs(microRNA,微RNA)作为植物体内一类重要的内源性非编码小分子RNA,能够显著调控细胞发育的多个生物学过程,对植物生长起重要调控作用。诸多研究表明:在植物生长发育过程中miRNA的表达具有组织特异性和时空特异性。因此,检测和分析不同组织或样品中miRNA及其靶基因的种类与表达特征,可为研究miRNA的生物学功能提供重要信息和依据。本文综述了近年来植物中miRNA及其靶基因的检测与鉴定方法及其存在的优缺点,为进一步开展miRNA及其靶基因的功能研究提供借鉴和参考。     

木薯sRNA 测序分析及其开花相关 microRNA的挖掘

为研究木薯花序与叶片中 sRNA 表达特性，探索 microRNA 对其开花过程的调控。本研究以木薯品种“华南八号”花序和幼叶为材料，利用 RNA-seq 技术进行 sRNA 测序分析；并筛选开花相关 microRNAs 进行表达特性分析。从花序和幼叶测序结果中分别获得 12 092 109 条和 11 499 655 条 sRNA 序列。花序中筛选出 139 条已知 microRNAs 和253 条新预测 microRNA，分别预测得到 992 和 3 736 条靶基因；幼叶中筛选出 134 条已知 microRNA 和 191 条新预测microRNAs，分别预测得到 979 和 2 603 条靶基因。最终筛选出 8 种与开花调控相关和 3 种花色调控相关的 microRNAs。表达分析显示，miRNAs 在两样品间呈现出较大的整体性差异，并且在功能与代谢通路上也不尽相同；开花相关microRNAs 中表达差异较大的为 miR156、miR172 和 miR169，其中 miR156 表达量在花序中高于幼叶，而 miR172 表达量在花序中低于幼叶，推测其功能为抑制后续的开花过程，避免过度开花。本研究分析了木薯花序与幼叶中 sRNA的整体特性，通过表达差异分析初步明确了 microRNAs 对木薯开花的调控，为进一步深入探索奠定了基础。     

基于数字表达谱对茶树类黄酮合成、调控相关基因表达的研究

利用数字基因表达谱技术研究了茶树类黄酮合成及调控相关基因在花瓣、花粉、休眠芽、萌发芽中的表达情况。结果发现花瓣、休眠芽、萌发芽中类黄酮合成基因大量表达,而花粉中类黄酮合成基因表达量极少,这与茶树中类黄酮物质的分布规律一致。同时本研究在类黄酮调控相关MYB、bHLH、MADS、GST、WD40、Homeodomain基因家族中找到12个基因可能与花瓣中类黄酮物质合成调控有关,9个基因可能与芽中类黄酮物质合成调控有关。这些研究结果将为深入解析茶树类黄酮合成、调控机理打下基础。     

花生miRNA与其靶基因的生物信息学预测

本研究利用生物信息学方法预测花生中的miRNA及其靶基因。将miRBase注册的已知植物miRNA与花生EST和GSS数据库进行比对搜索,筛选得到13条miRNA,进一步预测得到20个靶基因。分析结果显示大多数靶基因属于转录因子,调控植物的生长发育等多种生物过程。