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。     

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.     

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。     

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。     

大白公猪精浆外泌体miRNA表征鉴定及功能分析

【目的】精浆外泌体(Seminal plasma exosome,spEX)在精子成熟、凋亡、受精中起着至关重要的作用。本文旨在探究种公猪spEX miRNA表达及miRNA在精子成熟及功能维持过程中的潜在调控作用。【方法】提取大白公猪spEX并进行电镜分析、粒径分析、标志性蛋白表达分析和miRNA高通量测序。【结果】成功分离出spEX，利用miRNA测序共鉴定出329个spEX miRNA。对高表达miRNA进行靶基因预测和功能富集分析，结果表明spEX miRNA在射精、P53信号通路、前列腺癌、细胞对DNA损伤刺激的反应、负调控凋亡过程、顶体膜结合、受精等通路中均发挥了潜在调控作用。【结论】本研究为spEX miRNA在调控精子活力和精子受精作用方面提供基础数据，并为精液保存调控机制的研究提供参考。     

miRNA调节心脏发育的信号网络

心脏是整个生命过程中精确的功能调控器官。任何对心脏结构和功能的微弱干扰都会造成致命性的结果。最近研究表明在心血管的发育和疾病中,miRNAs控制了这一过程中的基因表达。进入心脏循环系统的miRNAs为基因提供了一个互动的监管系统,并控制心脏基因的表达图谱。miRNAs的调控网络的发现,有利于治疗心脏疾病保护心脏功能。主要讨论了miRNA在心脏成型和功能中发挥的调节作用。     

A MicroRNA Catalog of Swine Umbilical Vein Endothelial Cells Identified by Deep Sequencing

MicroRNAs (miRNAs) are endogenous ∼22 nt RNAs that play important regulatory roles in targeting mRNAs for cleavage or translational repression. Despite the discovery of increasing numbers of human and mouse miRNAs, little is known about miRNAs from pig. In this study, we sought to extend the repertoire of porcine small regulatory RNAs using Solexa sequencing. We sequenced a library of small RNAs prepared from immortalized swine umbilical vein endothelial cells (SUVECs). We produced over 13.6 million short sequence reads, of which 8547658 perfectly mapped to the pig genome. A bioinformatics pipeline was used to identify authentic mature miRNA sequences. We identified 154 porcine miRNA genes, among which 146 were conserved across species, and 8 were pig-specific miRNA genes. The 146 miRNA genes encoded 116 conserved mature miRNAs and 66 miRNA*. The 8 pig-specific miRNA genes encoded 4 mature miRNAs. Four potential novel miRNAs were identified. The secondary structures of the 154 miRNA genes were predicted; 13 miRNAs have 2 structures, and miR-9 and miR-199 have 4 and 3 structures, respectively. 36 miRNAs were organized into 19 compact clusters. miR-206, miR-21 and miR-378 were the relatively highly expressed miRNAs. In conclusion, Solexa sequencing allowed the successful discovery of known and novel porcine miRNAs with high accuracy and efficiency. Furthermore, our results supply new data to the somewhat insufficient pig miRBase, and are useful for investigating features of the blood-brain barrier, vascular diseases and inflammation.     

新奇的调控分子——microRNA

microRNA(miRNA)是一类内源性表达的在转录后基因调控中发挥重要作用的小分子非编码RNA。在动植物细胞中,miRNA通过翻译抑制和靶mRNA去稳定性来调控靶基因,从而调控生长、发育、分化、死亡等生物过程。综述了miRNA的发现、形成、特点及调控机制。     

miRNAs在植物色泽调控中的研究进展

色泽是影响植物外观品质及其商品价值的重要因素,目前关于植物色泽的研究主要集中于生理生化及转录水平上,而在转录后水平上报道较少。microRNA(miRNA)是一类在真核生物中广泛存在的非编码单链RNA分子,它可以通过对靶标mRNA的互补配对而降解或抑制m RNA的翻译,从而在转录后水平上对基因的表达进行负调控。简述了miRNA的作用机理,并对近几年miRNA在植物色泽调控中的研究进展进行了综述,以期为植物色泽在转录后水平上的调控奠定基础。     

椰子保守microRNA 预测和特征分析

根据释放的椰子转录组序列和miRBase数据库中的microRNA（miRNA）序列信息,分析椰子中保守miRNA 及其相应靶基因的特征遥。根据miRBase数据库中植物miRNA序列,共预测了41个miRNA,分别属于22个miRNA家族。这些miRNA家族中13个家族在植物中非常保守,miRBase至少在19个物种中检测到,而miR902、miR2673和miR414这3个家族不保守,仅在1~2个物种中检测到。这些预测的miRNA的成熟序列长度大多为21个碱基（59.5%）,而前体序列的长度大多为50~100个碱基（61.9%）。分析miR396家族前体序列时发现,成熟miRNA和成熟miRNA*（成熟miRNA形成发卡结构互补的序列）序列很保守,但是中间的序列变异很大。此外,预测miRNA的靶基因发现保守的miRNA家族的靶基因为一些重要的转录因子家族,与植物的生长发育相关,而不太保守的miRNA家族的靶基因编码与表型控制相关的蛋白。     

植物微小RNA（microRNA）研究进展

真核细胞中存在大量的非编码RNA,～22nt的小RNA是其中一类非常重要的调控RNA,主要包括siRNA和miRNA两种类型,二者均由类似RNaseⅢ的核酸内切酶一Dicer加工产生,随后进入沉默复合体抑制靶基因表达。miRNA分子与siRNA类似,但miRNA的前体在基因组上具有独立的转录单位,可自身折叠成发卡结构,其靶基因主要是与器官发生及生长发育相关的转录因子以及调控蛋白。miRNA在生物生长发育的各个时期都扮演着重要的角色,调控许多重要的生物途径,处于基因调控网络的核心位置。     

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。