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.     

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。     

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.     

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。     

香青菜亚麻酸含量性状相关miRNA的鉴定

本研究旨在发掘香青菜(Brassica campestris ssp.chinensis L.Makino,NHCC)中影响亚麻酸含量的相关miRNA及其对应靶基因,探究它们的调控机制。以香青菜亚麻酸含量差异大的两个亚种‘绣花筋’和‘黑叶香青菜’的成熟叶片为材料,采用小RNA高通量测序来鉴定两个材料中差异表达的miRNA,预测其靶基因并进行基因功能注释。试验共鉴定得到miRNA 236个,包括159个已知miRNA,77个新的miRNA。筛选出差异表达的miRNA 63个,其中,以‘黑叶香青菜’为对照,上调的有28个,下调的有35个。差异表达的miRNA对应的靶基因中共6041个得到功能注释,其涉及的主要通路多个与脂肪酸代谢相关,如α-亚麻酸代谢、脂肪酸合成、不饱和脂肪酸的生物合成、脂肪酸降解等。差异表达miRNA的靶基因主要是一些亚麻酸合成或代谢重点的关键酶,如脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)、3-酮酰基-CoA硫酶2(3-ketoacyl-CoA thiolase,KCS)等。香青菜通过对这些miRNA在不同品种中的差异表达负调控LOX等脂肪酸代谢关键基因和KCS等亚麻酸合成相关基因的表达,一方面减少亚麻酸的代谢损失,另一方面增加亚麻酸的合成量,从而引起亚麻酸含量的增高。     

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。     

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。     

桑树雄花发育过程乙烯合成相关miRNA鉴定与分析

为鉴定桑树雄花发育过程中与乙烯合成相关的新miRNA并探究其功能,本研究利用NCBI上已有的桑树miRNA数据,筛选出与乙烯合成相关的新miRNA,并进行靶基因预测及功能注释。通过生物信息学技术共鉴定到58个新miRNA,对这些新miRNA结构分析发现,首位碱基以U为主,占比为40%;长度以21 nt为居多,占比67%。对新miRNA进行靶基因预测并进行GO与KEGG分析,GO富集分析发现靶基因主要集中在乙烯激活信号通路、乙烯激活信号的负调控和乙烯反应,KEGG通路富集分析发现靶基因主要富集到代谢通路为植物激素信号转导途径和MAPK信号通路。结合降解组测序,本研究对预测到的6个新miRNA的靶基因进行靶位点分析,发现其均可作用在相应靶基因上。采用RT-qPCR技术检测新miRNA在桑树雄花不同发育阶段的表达水平,发现mno-miRn69-5p随着雄花发育表达呈现下降的趋势,而保守mno-miR172表达呈现上升的趋势。mno-miRn204-3p与mno-miRn138-3p的表达在未分化期到雄花分化初期上升,在雄花分化初期到总苞形成期则下降。mno-miRn211-5p与mno-mi...     

荔枝多胺氧化酶(PAO)基因家族的全基因组鉴定与表达分析

为了探究PAO基因在荔枝(Litchi chinensis Sonn.)生长发育过程中的生物学功能,本研究基于荔枝全基因组数据,利用生物信息学方法筛选与鉴定荔枝PAO基因(LcPAO)成员,并对其理化性质、系统发育、结构、染色体定位、顺式作用元件、蛋白结构、miRNA靶位点和表达模式进行了分析。结果表明,一共鉴定得到10个LcPAO基因,全部为亲水蛋白。系统发育分析发现LcPAO落在4个亚族中的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ亚族。LcPAO1～LcPAO3和LcPAO9～LcPAO10属于典型的PAO蛋白,LcPAO4～LcPAO8还含有一个特异的SWIRM结构域,属于非典型PAO蛋白。顺式作用元件分析表明其主要含光响应元件、逆境胁迫相关元件以及激素响应相关元件。miRNA靶位点分析发现LcPAO基因受到22个miRNAs的靶向调控。转录组表达模式分析发现,除了LcPAO1和LcPAO4,余下的LcPAO基因可能与荔枝果皮着色相关。所有的LcPAO基因均可能与荔枝的化学控花相关。除了LcPAO1所有的LcPAO基因均可能与荔枝果实脱落相关。本研究为深入研究LcPAO基因的功能和调控机制提供参考。     

陆地棉体细胞胚发育过程中AOS基因家族的表达谱初步分析及功能预测

茉莉酸在调控棉花体细胞胚增殖方面有重要作用,而丙二烯氧化物合酶(AOS)是植物茉莉酸合成途径中的关键酶。作者鉴定出在胚发育过程中表达的AOS基因,这些基因编码区长度均在1500 bp左右,被定位在5条染色体上,有2个基因含有内含子。对其启动子元件分析发现,它们可能受激素和胁迫的调控在体细胞胚胎发生中起作用。荧光定量分析发现,这些基因在棉花不同组织中的表达模式主要分为3类,GhAOS1和GhAOS6在棉花胚发育过程中表达量相对较高,GhAOS2和GhAOS3在棉花愈伤和胚性愈伤中表达量相对较高,GhAOS4和GhAOS5在茎和叶中表达水平相对较高,暗示这些基因的表达有时空特异性,且GhAOS1和GhAOS6可能在棉花胚发育中发挥重要作用。亚细胞定位分析显示,大部分被定位在过氧化物酶体中,可能参与调控光呼吸、体细胞胚成熟和萌发。上述分析为进一步研究AOS基因家族在棉花体细胞胚发育中的功能奠定了基础。     

陆地棉花粉母细胞时期microRNAs分析

以陆地棉花粉母细胞时期的小蕾为材料,利用Solexa测序技术和miRNA相关的生物信息学分析技术,共得到151条单一miRNA序列,其中已知植物中保守miRNAs有88个,新发现的棉花miRNAs有2个,候选棉花miRNAs有61个.通过miRNA靶基因预测和靶基因功能分析发现6个与陆地棉花发育相关的miRNAs和5个...     

小桐子miR394家族鉴定及其靶基因的低温表达特性

MicroRNA (miRNA)是植物基因转录与翻译的重要调控因子,miR394参与植物多种抗逆性的调节过程。为深入研究miR394在小桐子抗冷性中的调控机制,利用生物信息学方法对小桐子miR394进行鉴定及靶基因预测,并通过实时荧光定量PCR分析了jcu-miR394及其预测靶基因在低温胁迫下的差异表达特性。结果表明,小桐子中共鉴定到两个miR394基因(jcu-MIR394a, jcu-MIR394b),都可形成稳定的茎环结构,成熟体序列都位于茎环结构的5′端,且都为20 nt (5′-UUGGCAUUCUGUCCACCUCC-3′)。靶基因预测与RT-qPCR表达分析显示,小桐子FBXO6是miR394的潜在靶基因,并可能通过miR394b-FBXO6靶向互作参与小桐子抗冷性过程。本研究结果为开展小桐子miR394参与抗冷性机制研究奠定了基础。     

杨树10种miRNA的低氮胁迫差异表达及靶基因的鉴定与分析

microRNA (miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在植物应对逆境胁迫的响应中起着重要调控作用。为了探讨miRNA在杨树受低氮营养胁迫不同时间段的差异表达模式以初步鉴定参与低氮胁迫响应的miRNA,本研究以重要乡土树种毛白杨为材料,进行不同时间段的低氮胁迫处理,分别提取长度在200 nt以下的小片段RNA,利用实时定量PCR技术研究毛白杨在低氮胁迫后10种miRNA的差异表达模式。结果显示,miRNA的表达在低氮胁迫下有显著变化,部分miRNA的表达呈现动态反应。在低氮胁迫下,miRNA的表达呈现四种模式,大部分miRNA的表达在处理1 d后受到显著抑制。借助生物信息学手段,进一步鉴定到10个miRNA的靶基因,功能注释表明靶基因共分为6大类,降解组实验进一步验证了miR159a对靶基因的切割。该研究初步表明,miRNA在杨树对低氮营养的胁迫响应中可能发挥着重要调控作用。     

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。     

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。     

基因枪法将细胞周期蛋白基因CycD2导入小麦的研究

以小麦品种绵阳11作为基因枪转化的靶材料，用含有细胞周期蛋白基因CycD2和新霉素磷酸转移酶基因NPTII的质粒PBI121轰击小麦成熟胚性愈伤组织，在含有遗传霉素G418的筛选培养基对愈伤组织进行筛选后诱导得小麦再生植株，经PCR检测有4个转基因小麦植株呈阳性，Southern-blot鉴定后进一步证明CycD2基因已经被成功导入小麦并整合到小麦基因组中。     

陆地棉无绒突变体miRNA的鉴定及其靶标基因分析

【目的】棉花纤维突起影响纤维的产量和品质,挖掘纤维起始相关的小RNA及其靶基因对于研究纤维起始机制至关重要。【方法】本研究以新乡小吉的野生型(Wild type,WT)及其无绒有絮突变体(Fuzzless mutant,FLM)开花当天的胚珠为材料,构建6个小RNA文库并进行高通量测序,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)基因组序列作为参考。【结果】共发现459个mi RNA,包括301个保守的mi RNA和158个新mi RNA。共得到13个差异表达的mi RNA,预测并分析了它们的靶基因。通过对靶基因的生物信息学分析结果显示,预测的这些靶基因侧重于编码HD-ZIP (Homeodomain-leucine zipper)、GRAS (Gibberellic acid insensitive,Repressor of GAI,Scarecrow)、AP2 (APETALA2)家族的转录因子,功能集中在转录和转录后调控阶段。对靶基因进行Gene Ontology (GO)注释发现,它们参与细胞分化、花药发育、花器官发育等生物学过程。随机选出4个mi RNA进行荧光定量PCR验证,结果证实了测序数据的可靠性。【结论】mi RNA通过负调控靶标转录因子和激素相关基因来影响纤维细胞的起始发育。     

基于高通量测序的植物ceRNA分析策略和应用进展

microRNA (miRNA)是一类长度约19~24 nt的非编码单链小RNA,通过种子序列与靶基因的3'-UTR互补,降解靶基因或抑制其翻译,从而在转录后水平调控靶基因的表达。miRNA广泛存在植物基因组中,参与调控生长发育、细胞维持和分化、信号转导以及逆境胁迫应答等多个生物过程。竞争性内源RNA(ceRNA, competing endogenous RNA)是指具有相同mi RNA反应元件(MRE, miRNA response element)的RNA转录本,能够竞争性结合miRNA,解除其对靶基因的抑制,进而形成复杂的ceRNA调控网络。随着深度测序技术和生物信息学方法在植物学研究领域的广泛应用,植物ceRNA的鉴定速度不断提高。然而由于miRNA与ceRNA结合模式尚不明确以及调控网络的复杂性,植物ceRNA的研究仍处于起步阶段,经实验证实的ceRNA调控关系数量有限。本综述就植物ceRNA的生物信息学预测、实验验证及研究进展进行了全面的阐述。首先,总结了基于RNA-Seq的ceRNA分析流程和常用生物信息学资源。其次,从ceRNA表达特征、调控关系和生物功能三个方面介绍了当前常用的实验验证技术。最后,对近年来植物ceRNA领域国内外的重要进展进行了概述,并展望了今后植物ceRNA的研究前景和拟解决的科学问题,以期为深入了解ceRNA在植物中的调控机制提供参考方法和理论依据。