microRNA172参与植物生长发育及逆境响应的研究进展

microRNA(miRNA)是一类长约20~25个核苷酸的非编码小分子RNA,通过和靶基因mRNA上的一些特定序列结合,诱导靶基因mRNA被剪切或抑制其翻译,从而在转录后水平调控植物的生长发育和对逆境的响应。microR172(miR172)是植物中一个保守的miRNA家族,通过靶向调控AP2和AP2-Like基因在植物发育和环境适应中发挥着不可或缺的作用。已有的研究表明,miR172及其靶基因不仅在植物的时序转换中是一个关键调控因子,也在花器官发育、土豆块茎形成、豆科结瘤和逆境响应等过程中发挥着重要调控作用。现将重点阐述这个明星miRNA在植物生长发育及对环境因子应答过程中的研究进展,以期为深入解析miR172靶基因的作用机理和分子调控网络提供参考。     

microRNA在植物生长发育中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类广泛存在于植物体内,长约20-25个核苷酸的内源性非编码小分子RNA,通过定向降解靶基因mRNA和抑制其翻译,从而在转录后水平控制靶向基因的表达来调控多种多样的生物功能,包括植物的生长发育、生殖和对逆境胁迫的响应。已有的研究表明,miRNA及其靶基因不仅在植物的时序转换中是一个关键调控因子,也在茎尖发育、叶形态建成、花器官发育和开花时间等过程中发挥着重要调控作用。重点介绍mi RNA在调控植物生长发育过程以及发育可塑性过程中的研究进展,并对植物miRNA研究中有待进一步阐明的问题进行了探讨和展望,以期为深入解析miRNA在调节植物组织和器官模式中的功能,以及植物形态多样性中的作用和分子调控网络提供参考。     

miRNA对水稻生长发育的调控

MicroRNA(miRNA)是一类小的非编码RNA,它们主要在转录后水平对靶mRNA进行切割或抑制mRNA的翻译来调控基因的表达. miRNA通过对靶基因的调控参与植物的生长发育、胁迫应答和代谢过程.在水稻中,已经发现并初步验证了许多与生长发育相关的miRNA,它们对水稻不同器官和形态发育发挥着重要作用.本文综述了水稻miRNA的发生和调控机制、靶基因的预测,重点介绍了miRNA对水稻生长发育和形态建成的研究进展,并对研究过程中存在的问题进行了讨论.为更好地了解miRNA及其靶基因在提高水稻产量和品质方面的作用,进一步解析miRNA在水稻中的调控机制提供参考.     

MicroRNA及其在人和动物上的研究进展

MicroRNA是一种长约22nt的非编码RNA, 通过与靶基因的3′UTR区结合来调控靶基因的表达。目前已证实miRNA在生物体生长、发育和疾病发生等过程中发挥着重要的作用。文章介绍了miRNA的特征、作用机制, 综述了关于miRNA的功能、miRNA基因的鉴定与靶基因预测的最新研究进展。     

microRNA:心血管发育及疾病中的重要调控因子

心脏是哺乳动物在胚胎发育时期最早形成的器官,心血管系统的正常发育及功能维持受到精确的调控。近年来,心血管疾病已成为危害人类生命的首要杀手之一,因此,对心血管的发育及疾病发生的机制研究一直是生命科学研究的热点问题。microRNA(miRNA)是一类长约18～25nt的单链非编码小RNA,主要通过结合于靶基因的3'非翻译区抑制靶基因的翻译或导致mRNA降解,从而抑制靶基因的表达。miRNA在许多生物学过程中发挥重要的调控作用,如细胞增殖、分化、凋亡、癌症发生等。最近研究表明,miRNA也参与调控心血管系统的发育和疾病发生过程。在此,该文对miRNA在心血管系统发育和疾病中的作用做一综述。     

园林植物microRNA研究进展

microRNA(miRNA)是一种长度为19-24个核苷酸的内源性非编码小RNA,它能够在转录后水平通过剪切、翻译抑制和DNA甲基化3种作用方式负调控目标基因,广泛存在于植物器官中,对植物的生长发育和响应环境刺激具有重要的调控作用。目前在园林植物中关于miRNA的研究还相对较少,但也取得了一定的成果。已有的研究表明,miRNA不仅能够参与园林植物胚胎发育、叶片发育、分枝发育、花发育、果实发育以及发育时序的转变等生长发育过程;而且对园林植物的次级代谢及信号转导具有一定的调控作用,其靶基因通常为一些与次级代谢产物相关的信号分子。除此以外,许多miRNA在园林植物感受生物及非生物逆境胁迫并产生适应性的过程中也发挥重要作用。因此,综述了植物miRNA的生物合成和作用机制,重点介绍了miRNA在园林植物生长发育、次级代谢及信号转导及逆境胁迫等方面的生物学功能,以期为园林植物中miRNA的深入研究提供一定的借鉴和参考。     

let-7 microRNA调控动物器官发育的研究进展

微小RNA（microRNA,miRNA）是一类在进化上高度保守、长度约20～24 nt的小分子非编码RNA,能通过与靶基因3′非翻译区相结合从而抑制靶基因的翻译或降解靶基因。let-7 microRNA是发现较早的一类miRNA,最早在线虫中发现能调控细胞分裂的时序。此后大量证据表明,let-7参与动物多个器官发育的调控过程,并与人类疾病发生密切相关。该文综述了近年来let-7调控动物脑、神经及心肺系统等器官发育的研究成果,初步阐述了let-7调控动物器官发育可能的作用机制,以期为深入研究let-7的功能奠定基础。     

植物激素相关microRNA研究进展

microRNA（miRNA）是22nt左右的非编码RNA,主要在转录后水平调节基因的活性。miRNA通过与靶基因的互补位点结合从而降解靶基因mRNA或抑制其翻译。近年的研究发现,miRNA在植物生长发育中发挥着重要的调控作用。目前已知一些miRNA参与植物激素信号途径的切入点,这为我们了解miRNA和植物激素在植物发育中的作用提供了新思路。本文综述了miRNA参与植物激素信号应答及生物合成的研究进展,并对一些miINA在植物激素信号应答中可能的作用进行了讨论。     

MicroRNA调控机制及在脂肪形成中的作用

MicroRNA(miRNA)是近几年发现的一类通过转录后调控机制对基因进行调控的非编码的短链RNA,广泛存在于真核生物。miRNAs在个体时序性发育、细胞增殖分化和凋亡、器官发育、脂肪代谢等许多生物发育过程中起着重要作用,并与肿瘤等疾病发生发展密切相关。近年来对miRNA的研究证实,大量miRNA参与脂肪组织发育相关的许多生物学过程调控。主要涉及miRNA的生物合成、调控靶基因转录后表达的机制(如降解mRNA序列、阻断翻译起始、处理小体转位及翻译激活),及其在脂肪形成中的作用,以期为更好地理解miRNA在脂肪形成中的作用,深入研究脂肪形成的分子机制提供参考。     

MicroRNA与细胞信号转导通路研究进展

成熟的microRNA(miRNA)是一种长约22 nt的非编码RNA,通过与靶基因的3′非翻译区(3′UTR)结合来调控靶基因的表达。直至目前,在不同物种中发现的miRNA达6 397个。miRNA的发现为基因表达调控研究打开了新的窗口。目前研究者不仅证实miRNA在生物体生长、发育和疾病发生等过程中发挥着重要的作用,而且开始进一步探寻其发挥作用的分子机理。综述了miRNA与细胞信号转导途径之间的关系,从而有助于从基因水平上理解疾病的发生机制,为疾病的诊断、治疗提供依据。     

月季‘绿萼’花器官发育相关microRNA的鉴定及分析

利用高通量测序技术,构建了中国古老月季‘绿萼’(Rosa chinensis ‘Viridiflora’)和‘月月粉’(R.chinensis‘Old Blush’)花蕾期的microRNA(miRNA)文库,并对其进行了测序和序列分析。结果显示,在‘绿萼’文库中,鉴定到已知的miRNA成熟体39个,miRNA前体42个;预测到新的miRNA成熟体56个,前体57个。在‘月月粉’文库中,鉴定到已知RNA成熟体39个,已知miRNA前体40个;预测到新的miRNA成熟体53个,前体57个。与‘月月粉’相比,‘绿萼’中差异表达的miRNA有31个,其中17个上调、14个下调。荧光定量PCR实验结果表明,miR156、miR398和miR535在2种月季的花蕾期表达上调,而miR167、miR172和miR396表达下调。进一步检测miR172和miR156在2种月季不同花器官中的表达差异,发现miR172在‘绿萼’的花瓣、雌、雄蕊中表达显著下调,提示miR172可能通过负调控其靶基因RcAP2的表达,在‘绿萼’花器官发育过程中起重要作用。     

miR172 regulates stem cell fate and defines the inner boundary of APETALA3 and PISTILLATA expression domain in Arabidopsis floral meristems

In Arabidopsis, two floral homeotic genes APETALA2 (AP2) and AGAMOUS (AG) specify the identities of perianth and reproductive organs, respectively, in flower development. The two genes act antagonistically to restrict each other to their proper domains of action within the floral meristem. In addition to AG, which antagonizes AP2, miR172, a microRNA, serves as a negative regulator of AP2. In this study, we showed that AG and miR172 have distinct functions in flower development and that they largely act independently in the negative regulation of AP2. We uncovered functions of miR172-mediated repression of AP2 in the regulation of floral stem cells and in the delineation of the expression domain of another class of floral homeotic genes. Given the antiquity of miR172 in land plants, our findings have implications for the recruitment of a microRNA in the building of a flower in evolution.     

Redundant and specific roles of individual MIR172 genes in plant development

Evolutionarily conserved microRNAs (miRNAs) usually have high copy numbers in the genome. The redundant and specific roles of each member of a multimember miRNA gene family are poorly understood. Previous studies have shown that the miR156-SPL-miR172 axis constitutes a signaling cascade in regulating plant developmental transitions. Here, we report the feasibility and utility of CRISPR-Cas9 technology to investigate the functions of all 5 MIR172 family members in Arabidopsis. We show that an Arabidopsis plant devoid of miR172 is viable, although it displays pleiotropic morphological defects. MIR172 family members exhibit distinct expression pattern and exert functional specificity in regulating meristem size, trichome initiation, stem elongation, shoot branching, and floral competence. In particular, we find that the miR156-SPL-miR172 cascade is bifurcated into specific flowering responses by matching pairs of coexpressed SPL and MIR172 genes in different tissues. Our results thus highlight the spatiotemporal changes in gene expression that underlie evolutionary novelties of a miRNA gene family in nature. The expansion of MIR172 genes in the Arabidopsis genome provides molecular substrates for the integration of diverse floral inductive cues, which ensures that plants flower at the optimal time to maximize seed yields.

This study uses CRISPR-Cas9 technology to investigate the functions of all five miR172 genes in Arabidopsis, finding that miRNA172 family members exhibit distinct expression pattern and exert functional specificity in regulating meristem size, trichome initiation, stem elongation, shoot branching and floral competence.     

MicroRNA gene regulation cascades during early stages of plant development

MicroRNAs (miRNAs) regulate various developmental programs of plants. This review focuses on miRNA involvement in early events of plant development, such as seed germination, seedling development and the juvenile to adult phase transition. miR159 and miR160 are involved in the regulation of seed germination through their effects on the sensitivity of seeds to ABA. miR156 and miR172 play critical roles in the emergence of vegetative leaves at post-germinative stages, which is important for the transition to autotrophic growth. The phase transition from the juvenile to adult stage in both monocots and dicots is also regulated by miR156 and miR172. In these early developmental processes, there are miRNA gene regulation cascades where the miR156 pathway acts upstream of the miR172 pathway. Moreover, targets of miR156 and miR172 exert positive feedback on the expression of MIR genes that suppress themselves. The early events of plant development appear to be controlled by complex mechanisms involving sequential expression of different miRNA pathways and feedback loops among miRNAs and their target genes.