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。     

miRNA参与逆境胁迫的研究进展及抗病育种展望

MicroRNA (miRNA)是一类19～24 nt的非编码小分子RNA,由一段具有发卡结构的单链RNA前体剪切后生成,在植物的生长发育和胁迫响应中发挥重要作用。本研究总结了植物miRNA的合成途径和作用机制,miRNA参与植物生物胁迫和非生物胁迫响应的机理和作用等,并对其在作物抗病育种中的前景进行分析,从而为miRNA调控靶基因而提高作物抗病性研究提供新突破。     

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。     

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。     

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。     

茄科蔬菜中miRNA响应低温胁迫研究进展

茄科蔬菜是典型的喜温性植物,由于本身无法躲避低温伤害,田间生产中易遭受低温胁迫。MicroRNA(miRNA)作为一种小分子RNA,是非蛋白质编码基因产物之一。低温胁迫下miRNA被激活,通过负调控靶基因、降解靶基因、抑制翻译等过程,调控相关基因表达,使植物从生理和分子水平上发生变化以响应低温胁迫。本研究主要从低温胁迫对茄科蔬菜的生理水平和转录水平的影响,miRNA差异表达、miRNA响应表达及miRNA与其靶基因作用模式两大方面进行阐述,以期揭示茄科作物中miRNA低温胁迫下相应的分子机制,为培育耐冷新品种提供坚实的理论依据和技术支撑。     

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。     

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。     

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.     

杨树响应细菌性溃疡病菌侵染的miRNA靶基因预测及分析

欧美杨细菌性溃疡病是由Lonsdalea quercina subsp. Populi引起的枝干病害,给杨树的生长和生存带来极大危害。miRNA是植物响应逆境胁迫的重要调控分子,为鉴定杨树中响应欧美杨细菌性溃疡病菌侵染的miRNA靶基因,以期为林木抗病分子育种提供新的候选基因,本研究以miRBase数据库中杨树全部miRNA成熟序列为探针,对‘中林46’杨接种细菌性溃疡病后的差异表达基因进行了miRNA的靶基因预测。共筛选出杨树127个miRNA家族的276个miRNA对应的566个靶基因,涉及植物病原互作、植物激素信号传导和苯丙素生物合成等多个途径,表明miRNA参与了杨树对细菌性溃疡病菌侵染的响应。结合靶基因的GO分析、KEGG通路富集和基因功能注释,发现miR482、miR6459、miR7812、miR7835和miR396等通过靶定RPS2、NBS-LRR、AUX1、CCR、Ca2+跨膜运输蛋白编码基因,参与调控杨树对病菌侵染的响应。miR7835靶定的9个差异表达基因中有6个基因均编码苯丙素生物合成途径通路中的CCR酶,推测其可能影响杨树木质素合成,进而参与杨树对病菌侵染的防御反应。本研究发现的miRNA:mRNA调控基因对,丰富了林木抗病分子育种的基因资源,为林木抗病分子调控机制的研究提供了新的线索。     

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。     

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。     

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。     

植物多倍化过程中小分子RNA调控基因表达机制研究进展

多倍体在植物界中广泛存在,因其往往具有显著超出双亲的生长优势和适应性而成为植物学研究的热点之一。越来越多的研究表明小分子RNA介导的基因激活或沉默及染色质修饰在植物多倍化过程中的基因表达调控方面发挥重要作用。本文结合本实验室在小麦多倍化研究中的观察,着重综述近几年来小分子RNA层面的植物多倍化过程中基因表达调控的机制,以期对多倍体作物的研究和利用提供有益的借鉴。