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。      

杨树受溃疡病菌侵染初期的转录组

欧美杨细菌性溃疡病是一种对杨树人工林造成严重损害的新型枝干病害。为探讨杨树抵御该病害的分子机制,分别以染病初期和未染病的中林46杨(Populus×euramericana‘Zhonglin 46’)树皮组织为材料开展了转录组测定和分析。基因差异表达结果表明,2 597个基因在中林46杨受到溃疡病菌侵染初期发生变化,其中1 412个基因表达上调,1 185个基因表达下调。表达量变化最大的前20个基因包含了编码锌指蛋白、漆酶、内切几丁质酶、胰蛋白与蛋白酶抑制剂等与抗病相关的基因。差异表达基因的GO注释和KEGG通路富集性分析进一步表明,类黄酮和苯丙烷类物质在杨树抵御病原菌侵染的初期起了一定作用。有趣的是,发现维生素B6代谢、有机含硒化合物代谢和苯并恶嗪生物合成通路等抗病相关通路的差异表达基因在染病初期全部或绝大部分受到诱导。