光皮桦miR393及其靶基因在低氮胁迫中的表达分析

为探讨光皮桦低氮胁迫中miR393调控机制,以光皮桦(Betula luminifera)G49-3无性系为材料,分为两组处理,低氮组以含0.03 mmol·L~(-1)NO3-的营养液浇灌,对照组以含15 mmol·L~(-1)KNO3的全营养液浇灌,分别处理1、2、4、21 d,另设一组恢复试验组(Re),低氮处理4 d后重新添加全营养液。探讨miR393及其靶基因(TIR1)与(AFB2)在低氮胁迫下的表达响应。应用RT-PCR和RACE技术克隆了Bl TIR1(Gen Bank登录号:KX771075)和Bl AFB2的c DNA序列(Gen Bank登录号:KX771074),其中Bl TIR1序列全长2 387 bp,编码582个氨基酸,Bl AFB2序列全长2 373 bp,编码572个氨基酸;2个基因预测的氨基酸序列中N端具有F-box保守结构域,5个LRR结构域;运用5'-RACE验证了miR393对预测靶基因Bl TIR1和Bl AFB2的剪切作用及靶作用位点,且靶作用位点均在靶基因中从miR393 5'端起与miR393配对的第10和第11位碱基间;采用RT-q PCR分析了miR393与2个靶基因低氮胁迫时的表达模式,结果表明,miR393a相对表达量最高,可能在低氮胁迫中发挥主要调控作用。在根和叶中,miR393a表达水平在低氮处理前期(2、4 d)受到抑制,而后升高,且在恢复试验组中,miR393a均显著上调,且miR393a与靶基因Bl AFB2在叶中呈显著负相关;在茎中,4 d时miR393a显著上调而在恢复试验组中显著下调。miR393及其靶基因Bl TIR1和Bl AFB2在光皮桦低氮胁迫处理中的表达模式暗示其可能在低氮胁迫响应中发挥调控功能。本研究结果对于阐明光皮桦miR393—Bl TIR1/Bl AFBs在低氮胁迫响应中的调控功能,揭示林木应对低氮胁迫的分子基础具有重要理论意义。     

油菜miR156基因家族及其靶基因生物信息学分析及鉴定

为阐明油菜miR156基因家族的进化过程和靶基因作用位点,分析了油菜miR156基因家族的序列特征、进化模式和候选靶基因。共获得35个bna-miR156基因,对应44个成熟序列。这些bna-miR156基因分布在油菜的17条染色体上,其中C3染色体上分布着5个bna-miR156基因。bna-miR156基因在产生成熟序列的区域高度保守,而其它其它位置保守性较低,进化分析结果显示bna-miR156家族可以分为5个分支,家族成员分布较为分散,且位于同一条染色体上的bna-miR156基因并没有表现出更近的亲缘关系。另外,系统发育分析结果显示SBP-box基因在双子叶植物油菜、拟南芥中存在相似的进化模式,进一步发现只有部分BnaSBP家族基因拥有bna-miR156的作用位点,其中30个BnaSBP基因的靶位点位于编码区,11个位于3`UTR。一些拥有bna-miR156作用位点的BnaSBP具有组织表达特异性,因此bna-miR156可能与BnaSBP相互作用,调控油菜生长发育过程。      

水稻miR444b.2调控稻瘟病抗性及分蘖

microRNA(miRNA)是一类长度在20~24 bp的保守小RNA分子,广泛存在于真核生物中,参与调控生长发育及抗逆、抗病等反应。在前期研究中,我们对比感病和抗病水稻材料在接种稻瘟病菌前后miRNA的累积量,发现miR444b.2的累积量变化在抗病和感病材料间存在显著差异,但其在水稻对稻瘟病抗性中的作用尚不清楚。本文进一步对水稻感病和抗病材料接种稻瘟病菌,通过检测不同时间点miR444b.2及其靶基因的累积量来分析miR444b.2与水稻稻瘟病抗性的关系;同时,构建过表达miR444b.2的转基因水稻材料,对转基因材料进行了抗性分析及农艺性状分析。结果表明,在稻瘟病菌开始侵染水稻的24 h内,随着侵染时间的增加,miR444b.2在感病材料中的累积量也随之增加,而在抗病材料中的累积量则逐渐降低;相反,miR444b.2的靶基因中,MADS盒家族基因在感病材料中的转录受到抑制或变化不大,在抗病材料中的表达明显增加,与miR444b.2的累积量变化趋势相反,提示miR444b.2可能通过调节MADS盒家族基因的表达量来调控稻瘟病抗性。而且,过表达miR444b.2的转基因植株变得更加感病,主要表现为:与对照相比,叶片发病病斑数量增多、病斑面积增大、防御相关基因转录水平变低;而miR444b.2的靶基因在过表达miR444b.2的转基因植株中的转录水平显著降低。此外,miR444b.2过表达植株的分蘖数较对照减少。这些结果说明,miR444b.2通过调控MADS盒家族基因来负调控稻瘟病抗性及调节水稻分蘖。     

Effects of dietary sunflower oil on growth parameters,fatty acid profiles and expression of genes regulating growth and metabolism in the pejerrey (Odontesthes bonariensis) fry

Aquaculture fish diets usually contain an addition of fish oil to improve their nutritional value. The effect of the replacement of dietary fish oil (FO) by sunflower oil (SfO) on growth, fatty acid composition and expression of genes implicated in somatic growth, feed intake and fatty acid metabolism was studied in pejerrey fry. Fry were fed per 45 days with diets containing FO/SfO ratios of 100% FO; 50% FO:50% SfO; 20% FO:80% SfO; and 100% SfO. No differences were detected in growth and in the total per cent of saturated and monounsaturated fatty acids. Gh, ghr‐I and ghr‐II showed a higher mRNA expression in head and trunk of fry fed with 100% SfO diet. Expression of igf‐II was higher in trunk of fry fed with 100% SfO diet compared with 100% FO diet. The Δ6‐desaturase gene expression was upregulated in head and trunk of fry fed with 100% SfO diet. The nucb2/nesfatin‐1 gene expression decreased in the trunk of fry with increasing dietary SfO. We conclude that the replacement of fish oil by sunflower oil in pejerrey fry feed does not affect growth and is a viable strategy to reduce production costs of this fish.     

葡萄miR159s靶基因的鉴定及其应答GA在果实不同组织的调控作用

【目的】鉴定葡萄miR159家族成员及其靶基因,明确葡萄miR159家族成员及其靶基因应答外源赤霉素（GA）在无核葡萄果实不同组织发育过程中的作用。【方法】以‘白罗莎里奥’葡萄（Rosario Bianco）为试材,利用miR-RACE和PCR技术克隆鉴定VvmiR159a/b/c的成熟体及前体序列;通过PsRNATarget软件预测VvmiR159s的靶基因,利用生物信息学软件对其进行系统进化及保守结构域分析;通过启动子作用元件分析预测VvmiR159s及其靶基因的潜在功能;采用RLM-RACE和PPM-RACE验证VvmiR159s对靶基因的裂解作用;利用qRT-PCR鉴定其应答外源GA在葡萄果实不同组织发育过程中的时空表达模式。【结果】从‘白罗莎里奥’葡萄果实中克隆获得VvmiR159a/b/c的成熟体序列、前体序列并折叠发夹结构。鉴定到VvmiR159s的四条靶基因（VvGAMYB、VvMYB48、VvAIX15、VvGRAS-l）,其中VvmiR159s与VvGAMYB匹配程度最高,与VvAIX15匹配程度最低。靶基因系统进化及保守结构域分析显示,4条靶基因与其他物种同源基因具有较高同源性。VvmiR159s前体基因及其靶基因启动子的激素响应元件均以赤霉素和水杨酸响应元件为主,表明其可能主要通过应答这两种激素参与调控葡萄的生长发育过程。VvmiR159s在不同组织中的表达具有时空特异性,其中VvmiR159c在果皮和果肉中的表达趋势不同,在果皮中VvmiR159a/b/c与VvAIX15的表达水平呈负相关;而在果肉中,VvmiR159a/b与VvGAMYB和VvAIX15的表达模式相反。此外,在葡萄果皮、果肉中GA处理可显著下调VvmiR159a/c的表达,但却在幼果果肉中上调VvmiR159b的表达。表明葡萄miR159家族成员在果实不同组织中通过不同模式应答GA信号参与果实发育的调控。【结论】葡萄miR159家族含有VvmiR159a/b/c 3个成员;3个成员均可切割VvGAMYB、VvMYB48、VvAIX15及VvGRAS-l 4个靶基因;VvmiR159a/b/c及其4个靶基因可能以不同的GA应答模式参与调控葡萄果皮与果肉的发育。     

桑树中miR319的克隆及在雄花发育中表达分析

为探究miR319及靶基因在调控桑树雄花发育的分子机制,本研究通过石蜡切片技术判断桑树雄花芽发育时期及在线网站预测miR319的靶基因。结果表明,桑树雄花芽发育分为未分化期(A1)、分化初期(A2)、花序分化期(A3)和总苞形成期(A4)4个不同的阶段;桑树中miR319家族存在miR319a、miR319b和miR319c 3个成员,其中miR319b与miR319c位于同一条前体序列上,预测并获得了miR319 6个靶基因。运用5'-RACE技术验证了miR319a的4个靶基因,其切割位点主要集中在与miRNA互补位点的第10和第11位碱基之间。采用RT-qPCR技术检测miR319a及靶基因在雄花发育不同阶段的表达水平,发现miR319a在雄花发育A2-A3阶段表达水平迅速降低,靶基因Morus012208、Morus008229、Morus008100与Morus005893在此阶段表达水平迅速升高,茉莉酸(JA)含量也迅速升高。同时,JA合成关键基因PLDα1和LOX5在雄花发育A2-A3阶段表达上调,表明miR319通过调控靶基因影响JA合成来调控桑树花序分化。本研究为揭示桑树miR319在JA途径中调控花发育中的分子调控机制奠定了一定的理论基础。     

红麻miR394基因的克隆及CRISPR/Cas9载体构建

为探明miRNA在红麻中的功能,以红麻基因组DNA为模板,根据红麻microRNA(miRNA)高通量测序数据结果,克隆红麻miR394前体基因序列,并构建CRISPR/Cas9载体。结果表明红麻miR394前体基因序列大小为175bp,用Mfold在线软件分析,其前体序列能形成稳定的二级结构。根据红麻miR394前体基因序列,设计合适的CRISPR/Cas9靶标序列,利用改良的CRISPR/Cas9多靶点载体系统,以AtU3b和AtU6-29质粒为模板,使用Overlapping PCR法构建AtU3b-sgRNA和AtU6-29-sgRNA表达盒,使用Golden Gate Cloning方法成功把靶标AtU3b-sgRNA和AtU6-29-sgRNA表达盒构建到pYLCRISPR/Cas9载体中,并将构建好的载体命名为pCas9-miR394。分离红麻叶片原生质体,将pCas9-miR394载体转入红麻叶片原生质体中进行瞬时表达,测序结果表明:2个靶点Target site 1(T1)和Target site 2(T2)处都发生碱基突变,表明pCas9-miR394载体在红麻原生质体中具有靶向切割的活性。     

Cloning,characterization and transcription analysis of fatty acyl desaturase (Δ6Fad‐like) and elongase (Elovl4‐like,Elove5‐like) during embryos development of Strongylocentrotus intermedius

Strongylocentrotus intermedius has high nutritional value because it is rich in proteins, amino acids and long‐chain polyunsaturated fatty acids (LC‐PUFA). LC‐PUFA are essential nutrients that not only determine the nutritional value of sea urchins but also guarantee normal growth and reproduction performance. To better understand the molecular basis of LC‐PUFA biosynthesis in S. intermedius, the Δ6Fad‐like, Elovl4‐like and Elovl5‐like genes were cloned and fatty acid compositions during the early developmental stages of sea urchins were detected. The full‐length of Δ6Fad‐like was 2,199 bp, with a putative open reading frame of 1,248 bp encoding a polypeptide of 415 amino acid (AA). The Elovl4‐like and Elovl5‐like genes encoded 310 and 234 AA, respectively, which exhibited all of the characteristics of the Elovl family, such as a histidine box motif and putative transmembrane‐spanning domains. Tissue distribution analysis revealed that Δ6Fad‐like, Elovl4‐like and Elovl5‐like genes were expressed at the highest levels in the gonads and intestine, and the expression levels gradually increased in embryos during development. These results can help to understand the role of the Δ6Fad‐like, Elovl4‐like and Elovl5‐like genes in the different developmental stages of the sea urchin and to clarify the biosynthetic pathways of LC‐PUFA during the development of the sea urchin and provide a theoretical basis for improving the quality and breeding of excellent traits in sea urchins.     

蕹菜耐受长时间高温后的miRNA分析

miRNA是广泛存在于真核生物体内的一类长度为20～24 nt的小分子非编码RNA,在植物生长发育和逆境适应过程中发挥重要作用。蕹菜(Ipomoea aquatica)可以耐受长时间高温,而其miRNA还未被鉴定,其在耐受长时间高温后的作用还未知。以蕹菜耐热性强的品种‘泰国三叉’和耐热性差的品种‘柳叶’为材料,经42℃高温处理15d后分别构建两个高质量sRNA库,经检测两个库中碱基质量值大于或等于30的序列数量均超过17.3Mb,且‘泰国三叉’中24nt的序列数量远远高于‘柳叶’。与蕹菜转录组比对分析后,分别得到1 363 258和1 629 209条序列,两个库共有的序列仅有1 047 133条(11.36%),说明耐热性不同的蕹菜中s RNA有很大差别。共鉴定出蕹菜中存在71个miRNA,其中差异表达的有22个,通过TargetFinder预测其靶基因,共得到233个靶基因。进一步以耐热性强的品种‘本地三叉’和耐热性弱的品种‘竹叶’为材料研究其在长时间高温后miR160、miR166、miR172、miR393和miR3627前体的差异表达量,结果表明,高温后两品种中pre-miR160-2的表达都显著上调,但是不耐热的‘竹叶’中上调的倍数更多;mi R166在耐热性强的‘本地三叉’中表达量下降,在耐热性较差的‘竹叶’中表达量显著上升;miR172可以被长时间高温诱导,但在耐热性不同的两个品种蕹菜中并没有差异;miR3627的表达量在耐热蕹菜‘本地三叉’中下降,在不耐热蕹菜‘竹叶’中没有明显变化。miRNA前体表达模式的差异说明其在蕹菜耐受长时间高温过程中的作用机制不同。     

过表达番茄Sly-miR397基因增强拟南芥的耐旱性

为研究番茄miRNA在非生物逆境胁迫下的表达模式和功能分析。利用Real-time PCR检测番茄miRNA397在非生物逆境(干旱、盐害、ABA)条件下的表达量变化,发现Sly-miR397响应这些逆境胁迫,尤其在干旱胁迫下表达最明显。故将Sly-miR397过表达载体转入拟南芥中,进行转基因功能验证。结果表明:与野生型相比,转基因拟南芥植株叶片相对含水量下降速率更缓慢,保水能力更好,且在干旱胁迫下,转基因植株的长势明显优于野生型,其最大光合效率、3种抗氧化酶活性SOD、POD、CAT均明显高于野生型,同时胁迫所产生的丙二醛含量明显低于野生型拟南芥。表明Sly-miR397能提高拟南芥对干旱胁迫的耐受性,在植物抗旱过程中起着重要作用。