玉米miR395基因家族生物信息学分析及靶基因预测

MicroRNA(miRNA)具有调控基因表达的作用,为了揭示玉米miR395基因家族进化规律、表达模式及功能,开展了基因定位、多序列比对、顺式作用元件分析、二级结构分析、靶基因预测及表达模式分析。结果共鉴定到16个成员,且均集中分布在第2号、第10号染色体上;19个碱基完全相同,表明在进化过程中具有高度保守性;具有18个ABRE类顺式作用元件,推测其通过参与调节ABA信号传导,提高玉米抗逆性;多数靶向基因参与硫酸盐同化,初步推测玉米miR395基因家族参与玉米硫代谢;转录组分析发现zma-miR395基因家族中一些成员为下调表达模式。研究结果为后续玉米相关基因的功能解析奠定了基础。     

鹰嘴豆miRNA中miR156家族的生物信息学分析及靶基因预测

为了揭示鹰嘴豆Car-miR156基因家族的进化过程和表达模式,对Car-miR156家族8个成员的序列进行生物信息学分析及靶基因预测。染色体定位结果表明7个Car-miR156基因定位在鹰嘴豆Ca4、Ca5、Ca6和Ca7四条染色体上,而Car-miR156g定位在scaffold1580上。序列比对发现8个Car-miR156基因的成熟序列具有高度一致性,仅在5'端第1、14和15个碱基存在差异。二级结构分析结果表明,8个Car-miR156成员的前体序列都能形成稳定的茎环结构,Car-miR156h成熟的miRNA序列位于3'端,Car-miR156a/b/c/d/e/f/g成熟的miRNA序列位于5'端。此外,Car-miR156a/d/f/g与大豆的miR156家族成员亲缘关系较近,Car-miR156e与拟南芥Ath-miR156j聚在一个分支,而Car-miR156b单独为一个分支。靶基因预测表明SQUAMOSA启动子结合蛋白家族成员(SPL2/3/6/7/9/13A)是Car-miR156的靶基因,Car-miR156a/c/d/e/f/g/h还能够靶向调控大刍草颖片架构1类基因。转录组数据分析表明,Car-miR156a/c/d/f在鹰嘴豆8个组织中都有表达,Car-miR156b在根中不表达,Car-miR156e在茎和花中不表达。这些研究结果为研究鹰嘴豆Car-miR156家族成员的表达及其靶基因的功能提供了基础。     

葡萄miR164家族生物信息学分析及靶基因预测

MicroRNAs（miRNAs）对植物抗逆及生长发育过程起着重要的调控作用,而miR164是植物特有的miRNA,它对应的靶基因主要是NAC转录因子家族。采用生物信息学方法对葡萄以及其他几个物种的miR164家族成员前体进行进化分析、前体二级结构预测、成熟序列碱基保守性分析以及在葡萄NAC转录因子家族71个成员中进行靶基因预测分析。结果表明：葡萄miR164家族成员的前体序列与双子叶植物聚在一个分支,符合进化规律;葡萄miR164家族4个成员前体序列均可形成稳定的二级茎环结构,成熟序列的碱基保守性较高;葡萄miR164家族成员对应的NAC家族靶基因有2个（GSVIVT01007982001与GSVIVT01020478001）,经在NCBI进行BLAST分析,发现均与植物的根发育相关。这暗示着葡萄miR164家族与其靶基因在植物的抗逆过程中发挥重要的调控作用。     

Ath-miR169d介导的拟南芥叶片发育的分子调控机制

【目的】探究ath-miR169d在拟南芥叶片发育过程中的作用,明确其调控的分子机制,为增强叶菜类植物的光合效率以及增加生物量和提高作物产量提供理论依据。【方法】选取ath-miR169d过表达和降低表达的拟南芥转基因株系以及野生型拟南芥,在22℃、相对湿度60%、16 h/8 h光周期条件下培养,观察不同生长阶段叶片发育表型的差异;同时构建pmiR169d::GUS表达载体,转化农杆菌EHA105,并利用蘸花法转化野生型拟南芥(Columbia,Col-0),获得转基因拟南芥,利用GUS染色对ath-miR169d在拟南芥不同组织器官中的表达模式进行研究;选取8周龄的过表达材料和野生型对照株系,对其叶片表皮细胞形态进行扫描电镜分析;对4周龄过表达材料和野生型对照株系的幼苗顶端分生组织和叶片中总IAA进行定量分析,并进行基因芯片表达谱分析,筛选差异表达基因;通过实时荧光定量PCR对生长素信号途径部分差异表达关键基因的表达情况进行分析。【结果】Ath-miR169d过表达拟南芥株系莲座叶数目较野生型少,叶片小,而ath-miR169d降低表达的拟南芥株系的莲座叶较野生型多,叶片大,且在抽薹和种子成熟之后还持续长出新叶,而野生型莲座叶则在种子成熟之后逐渐衰老干枯;扫描电镜观察到ath-miR169d过表达拟南芥株系叶片中表皮细胞小于野生型;表达模式分析表明,ath-miR169d主要在顶端分生组织(shoot apical meristem,SAM)和叶片维管系统中表达,且新叶中表达强。SAM是产生生长素的部位,IAA测定结果表明ath-miR169d过表达拟南芥株系中IAA含量显著降低,为野生型植株的38.6%,同时基因芯片表达谱分析也验证了ath-miR169d参与调控植物体内激素信号转导途径。进一步研究发现,ath-miR169d过表达株系中生长素合成关键基因YUC2和转运体蛋白基因PIN1均显著下调表达,而具有转录抑制功能的生长素响应因子1和2基因(ARF1和ARF2)表达上调;STTM miR169d低表达株系中这4个基因的表达则为相反趋势,该结果与观察到的表型相一致。【结论】Ath-miR169d通过介导生长素信号途径参与了拟南芥叶片发育的调控,ath-miR169d表达量发生变化会影响叶片的数量和大小,最终影响整个植株的生物量。     

植物miR172及其靶基因调控开花与发育的研究进展

对于开花植物来说,生长发育进程、花器官的形成以及适时的完成开花是植物生存与种族延续的基础。对miR172及其靶基因调控植物开花与生长发育的研究进行了综述,以期更好地理解miR172及其靶基因在此过程中的作用机理,对包括植物开花和发育转型在内的重要农艺性状的改良及分子设计育种奠定基础。     

MicroRNA828负调控缺磷胁迫诱导的番茄花青素生物合成

【目的】深入解析番茄miR828的生物学功能,特别是参与番茄缺磷胁迫响应和花青素生物合成的调控作用。【方法】分别利用psRNATarget和RLM-5′ RACE预测和验证miR828在番茄中的靶基因。用MegAlign和MEGA5对番茄SlMYB7-like与部分R2R3 MYB转录因子氨基酸序列进行了多重比对和进化树分析。用qRT-PCR分析miR828及其靶基因SlMyb7-like在AC、MicroTom和LA1996 3个不同番茄种质中的表达和miR828在番茄（AC）中的组织特异性表达模式。以miR828过表达转基因番茄和野生番茄为材料,设置正常供磷（+Pi,MS+KH₂PO₄ 3.4 g·L^-1）和缺磷（-Pi,MS+KCl 1.86 g·L^-1）2个处理的培养试验。用qRT-PCR分析miR828及其靶基因在缺磷胁迫下的表达模式。将野生型和miR828过表达的转基因番茄植株缺磷培养15 d后,观察番茄植株地上部分和地下部分的表型差异,通过qRT-PCR分析miR828、miR828的靶基因SlMyb7-like（SGN-U320618）和花青素合成相关酶基因（PAL、CHS、DFR、ANS、3GT和F3′H）的表达模式,应用分光光度计测量各样品的花青素含量。【结果】RLM-5′ RACE剪切试验表明miR828对靶基因SlMyb7-like存在剪切调控作用,且剪切作用位点位于成熟miR828的第10位和第11位核苷酸之间,从而验证了SlMyb7-like是 miR828直接作用的靶基因。氨基酸序列多重比对及进化树分析显示番茄SlMYB7-like与拟南芥AtMYB7和金鱼草MYB330的序列相似性最高。SlMYB7-like含有与花青素合成相关的保守氨基酸基序。miR828在MicroTom幼苗中的表达最高,在LA1996中的表达最低。相反,miR828靶基因SlMyb7-like在LA1996中的表达水平最高,在MicroTom中的表达水平最低。qRT-PCR分析显示SlMyb7-like的表达模式与miR828相反,证明SlMyb7-like被miR828调控。正常供磷条件下,野生型番茄各组织中miR828的表达量普遍较低,但在花芽、花和绿果中相对较高;miR828过表达转基因番茄植株中各花青素合成相关基因的表达量降低为野生型植株的30%-60%,花青素含量降低为野生型植株的40%。在缺磷胁迫下,野生型和miR828过表达转基因番茄植株中miR828及其靶基因SlMyb7-like的表达均受到诱导上调表达;转基因番茄植株地上部分和根系生长受到的抑制程度均小于野生型番茄;转基因番茄植株的颜色较野生型番茄植株颜色浅;转基因番茄植株中SlMyb7-like、花青素合成相关基因的表达以及花青素含量均低于野生型植株;miR828过表达转基因番茄植株缺磷胁迫耐受性却高于野生型番茄。【结论】在番茄中,miR828直接作用的靶基因是SlMyb7-like。野生型番茄所测组织中miR828的表达量普遍较低,但在花芽、花和绿果中相对较高。miR828及其靶基因SlMyb7-like的表达受缺磷胁迫诱导。在正常供磷和缺磷条件下,miR828过表达转基因番茄植株中各花青素合成相关基因的表达量和花青素含量均低于野生型,表明miR828通过靶向SlMyb7-like负调控花青素合成相关基因的表达,进而负调控番茄植株中花青素的生物合成。miR828能够提高番茄对缺磷胁迫的耐受性。     

OsmiR530正调控水稻的耐旱和耐盐性

以粳稻品种日本晴(CK)和农杆菌介导转化的OsmiR530–OE转基因水稻为材料进行耐旱和耐盐性相关功能的鉴定。结果表明：OsmiR530有2种成熟的序列形式OsmiR530–5p和OsmiR530–3p,其表达量在OsmiR530–OE转基因植株均有明显增加;靶基因表达量预测分析发现,OsmiR530–5p的靶基因OsTAP46、OsC3HC4、OsPWI和OsE1等在OsmiR530–OE转基因植株中的表达都有一定程度的下调;在干旱、盐胁迫条件下,OsmiR530能提高种子的发芽率、根长和苗高以及萌芽期幼苗对干旱胁迫和盐胁迫的耐受性;检测干旱处理植株的SOD、POD和CAT活性,发现OsmiR530–OE转基因水稻的SOD、POD和CAT活性增长显著;对成熟期水稻植株的农艺性状进行统计分析,发现过表达OsmiR530水稻植株的剑叶的叶表面积、千粒质量以及结实率显著降低。推测OsmiR530可以调控水稻对盐胁迫、干旱胁迫的耐受性。     

miR-92a-1-p5 Modulated Expression of the flightin Gene Regulates Flight Muscle Formation and Wing Extension in the Pea Aphid,Acyrthosiphon pisum (Hemiptera: Aphidoidea)

Aphids exhibit wing polyphenism. Winged and wingless aphid morphs are produced by parthenogenesis depending on population density and host plant quality. Recent studies showed that microRNAs in alate and apterous individuals have differential expression and are involved in wing dimorphism of Acyrthosiphon pisum. From which miR-92a-1-p5 can target the mRNA of flight muscle gene flightin in vitro, but what effect they have on wing development of aphid is unclear. Here with the nanocarrier-delivered RNA interference (RNAi) method, flightin gene was knocked down in winged nymphs of A. pisum. Results showed that the majority (63.33%) of adults had malformed wings, the shape of dorsal longitudinal muscle (DLM) was deformed severely, the dorsoventral flight muscle (DVM) became wider and looser in aphids with flightin reduction compared with the negative control. Overexpression of miR-92a-1-p5 caused decreased expression of flightin and malformed wings of aphids, with a mutant ratio of 62.50%. Morphological analysis of flight musculature showed the consistent result as that with flightin knockdown. These results suggest that flightin is essential for flight musculature formation and wing extension in A. pisum, which can be modulated by miR-92a-1-p5.     

白羽扇豆缺磷胁迫下miR399与磷响应基因的表达及关系

通过microRNA(miRNA)基因芯片及RT-PCR研究了白羽扇豆在缺磷胁迫下miR399与磷响应基因的表达变化。结果表明:缺磷处理后根系生物量显著高于供磷处理,但地上部生物量降低,并且植株体内磷含量明显减少。基因芯片结果表明,缺磷白羽扇豆根、茎和叶中分别有10、7和3个不同成员的miR399s表达上调,平均上调倍数分别为4.4,3.8和2.5。6个磷响应基因LaATPase、LaPT1、LaMATE、La-PEPC3、LaSAP和LaMDH1在缺磷排根中的表达均高于供磷侧根,启动子序列分析表明LaPT1和LaMATE启动子区域有与PHR1或WRKY转录因子结合的磷响应元件。在此基础上得出有关miR399,PHR1与这些受缺磷诱导的基因之间的调控关系。研究表明,miR399和磷响应基因对白羽扇豆适应缺磷环境起着重要作用。     

Inhibition of miR397 by STTM technology to increase sweetpotato resistance to SPVD

As a critical food crop, sweetpotato(Ipomoea batatas(L.) Lam.) is widely planted all over the world, but it is deeply affected by Sweetpotato Virus Disease(SPVD). The present study utilized short tandem target mimic(STTM) technology to effectively up-regulate the expression of laccase(Ib LACs) by successfully inhibiting the expression of mi R397. The upstream genes in the lignin synthesis pathway were widely up-regulated by feedback regulation, including phenylalanine ammonialyase(PAL), 4-coumar...