miR398在植物逆境胁迫应答中的作用

MicroRNA (miRNA)是一类新型的调控基因表达的小分子RNA, 它作为基因表达的负调控因子, 在转录后水平调节靶基因的表达。miRNA参与调控植物的生长发育, 并在多种非生物与生物胁迫响应中发挥重要作用。miR398是第一个被报道的受氧化胁迫负调控的miRNA。它通过负调控其靶基因Cu/Zn过氧化物歧化酶(Cu/Zn-superoxide dismutase, CSD)的表达, 在多种逆境胁迫响应中扮演重要角色, 如调节铜代谢平衡, 应答重金属、蔗糖、臭氧等非生物胁迫, 以及参与应答生物胁迫等。文章综述了miR398在多种逆境胁迫响应中重要的调节作用及miR398自身的转录调控。     

植物miR390的研究进展

MicroRNAs(miRNAs)是真核生物中一类非编码内源小分子RNA,它通过对靶m RNA的剪切或抑制靶m RNA的翻译来调控基因的表达,从而对靶基因实施转录后水平调控,在植物器官形成、生长发育、信号转导及非生物胁迫应答等过程起重要作用。MicroRNA390(miR390)家族是一个古老的高度保守的家族,其主要的靶基因AGO7是RNA沉默复合体的重要组成成分,广泛参与对靶miRNA的剪切,可能在植物的生长发育、侧生器官极性形成、花器官形成及胁迫等方面有重要作用,但是目前对miR390的研究主要集中在植物生长发育方面,在非生物逆境胁迫应答方面鲜有报道。综述了miR390的发现及其在植物中的类型、miR390家族的形成过程及miR390参与植物的生长发育过程和响应重金属、干旱、盐、低温等非生物胁迫的作用,同时对miRNAs功能研究手段作了展望,有利于进一步综合了解miR390的研究概况及对miR390参与非生物胁迫的研究。     

miR396-GRF模块参与植物逆境胁迫响应的研究进展

miR396-GRF模块是一类新型高效的植物生长发育调控模块。该模块中miR396通过负调控生长调节因子GRF,影响植物生长发育过程中的信号传导通路,并广泛参与植物对干旱、盐害、温度、UV-B等非生物胁迫,以及胞囊线虫和病原菌等造成的生物胁迫的响应过程。本文综述了miR396-GRF模块的调控网络和其参与植物抗逆响应的作用机理,并探讨了相关研究动态及存在的问题,旨在为进一步推动GRF相关研究提供理论参考。     

拟南芥中缺铁反应性microRNAs的鉴定

microRNA是一种非编码蛋白质的小分子RNA,参与了植物生长发育及环境胁迫响应的调控,主要通过对靶基因的负调控去影响生物学过程.基于前人对拟南芥全基因组microRNAs及其靶基因的预测,我们找到了靶向15个缺铁响应基因的22个microRNAs(miR158a、miR164c、miR172a、miR1887、miR2111ab、miR3933、miR395ade、miR414、miR828、miR831、miR837-3P、miR837-5P、miR854abcd、miR857、miR861-5P、miR864-5P).对这些microRNAs的启动子进行分析,发现分别有17、10和4个microRNAs启动子中包含缺铁响应元件IDE1、生长素响应元件和乙烯响应元件.进一步通过Poly(T)adaptor RT-PCR方法对这22个microRNAs在缺铁条件下的表达变化做了检测,结果显示,除miR158a和miR837-5P外的20个microRNAs在缺铁条件下的表达变化都有显著差异,且具有时间依赖性.这20个microRNAs可作为缺铁响应的候选microRNAs.     

植物RNA沉默抗病机制与应用研究进展

RNA沉默是真核生物基因表达调控的保守机制,在植物生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程中发挥着非常重要的作用。跨界RNA沉默与种间RNA沉默为开发基于RNA沉默的作物病害防控体系提供了理论基础。本文概括了植物RNA沉默保守途径,归纳了RNA沉默在植物-病原互作研究中的代表性研究,阐述了基于RNA沉默开发的宿主诱导基因沉默、喷施诱导基因沉默和微生物诱导基因沉默技术的原理,以及应用研究现状,以期为开发基于RNA沉默的新型作物病害防控技术提供参考。     

miR172参与植物发育调控的研究进展

microRNAs(miRNAs)是一类长度为19-25 nt的非编码小分子RNA,在转录后水平调控植物的生长发育、信号传导及逆境响应等多个过程,现已成为生物学研究的热点。miR172是植物中一个保守的miRNA家族,通过调控APETALA2类基因,在植物的开花诱导、花器官形态建成、果实成熟、叶片和根的生长等各器官的发育过程中起到重要作用。鉴于此,综述了近20年miR172在植物营养器官、生殖器官及其他器官的发育,以及在发育阶段过渡中的功能,讨论了其他因素对miR172的影响,以期为深入解析miR172及其靶基因的作用机理和分子调控网络提供参考。     

植物WRKY转录因子家族基因抗病相关功能的研究进展

植物基因组中,数目众多的转录因子参与植物的生长发育、物质代谢、响应生物和/或非生物胁迫等多种生物进程.WRKY基因家族是植物重要的转录因子家族,在抗病信号转导途径中起重要调控作用,因而成为分子植物病理研究领域中的热点.本文综述了WRKY转录因子基因在植物抗病反应中的作用和调节机制的最新研究进展,以期为深入研究WRKY基因家族在植物抗病反应中的作用,阐明植物抗病信号转导途径提供帮助.     

光皮桦miR164及其靶基因NAC1在低氮胁迫中的表达分析

氮是植物生长发育所必需的大量营养元素,植物缺氮后严重影响地上部分生物量的积累,因此,揭示植物如何抵抗或适应低氮胁迫的分子机制具有重要意义。杨树(Populus tremula × P. alba)NAC1(NAM, ATAF, CUC 1)基因位于调控网络上游,在低氮环境下调控下游关键基因的表达,进而调控根系生长以抵抗低氮胁迫。本文以光皮桦(Betula luminifera)G49-3无性系组培苗为材料,探讨了miR164及其靶基因NAC1对低氮胁迫的响应。通过RACE技术克隆了光皮桦NAC1基因(GenBank登录号：KT900889),全长1497 bp,编码358个氨基酸,N端具有高度保守的NAM结构域;运用5′-RACE验证了NAC1为miR164靶基因,切割位点在第10和11位碱基之间;采用qRT-PCR分析miR164与靶基因NAC1在低氮胁迫时的表达模式,发现miR164表达在根中的低氮处理前期(4 d)受到抑制,而后升高,而茎叶中表达模式与根不同;靶基因NAC1与miR164表达水平呈负相关,且在恢复实验组(重新添加全营养液)中,根中miR164表达上升,NAC1显示出相应的表达变化,暗示miR164及其靶基因NAC1可能在低氮胁迫响应中发挥调控功能。本研究结果有助于揭示miR164对NAC1在低氮胁迫响应中转录后水平的分子调控机制,为进一步研究miR164-NAC1在低氮胁迫响应中的功能提供有价值的信息。     

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。     

miR172-AP2模块调控植物生长发育及逆境响应的研究进展

MicroRNA (miRNA)是一类具有调控能力的非编码小分子RNA, 通过与靶基因mRNA特异或非特异性结合, 诱导靶基因mRNA降解或抑制其翻译, 从而调控植物的生长发育。其中, miR172的靶基因AP2所编码的转录因子为植物所特有, miR172在转录后或翻译水平对AP2进行表达调控, 进而调控植物的花发育、时序转换、小穗形态、块茎和果实发育、结瘤(豆科)以及逆境响应等过程。该文综述了近年来miR172-AP2模块在植物生长发育调控方面的最新研究进展。     

Overexpression of potato miR482e enhanced plant sensitivity to Verticillium dahliae infection

Verticillium wilt of potato is caused by the fungus pathogen Verticillium dahliae. Present sRNA sequencing data revealed that miR482 was in response to V. dahliae infection, but the function in potato is elusive. Here, we characterized potato miR482 family and its putative role resistance to Verticillium wilt. Members of the potato miR482 superfamily are variable in sequence, but all variants target a class of disease‐resistance proteins with nucleotide binding site (NBS) and leucine‐rich repeat (LRR) motifs. When potato plantlets were infected with V. dahliae, the expression level of miR482e was downregulated, and that of several NBS‐LRR targets of miR482e were upregulated. Transgenic potato plantlets overexpressing miR482e showed hypersensitivity to V. dahliae infection. Using sRNA and degradome datasets, we validated that miR482e targets mRNAs of NBS‐LRR disease‐resistance proteins and triggers the production of trans‐acting (ta)‐siRNAs, most of which target mRNAs of defense‐related proteins. Thus, the hypersensitivity of transgenic potato could be explained by enhanced miR482e and miR482e‐derived ta‐siRNA‐mediated silencing on NBS‐LRR‐disease‐resistance proteins. It is speculated that a miR482‐mediated silencing cascade mechanism is involved in regulating potato resistance against V. dahliae infection and could be a counter defense action of plant in response to pathogen infection.     

DNA甲基化介导的植物逆境应答和胁迫记忆

DNA甲基化是表观遗传修饰的重要形式,它不仅对植物生长发育具有重要的调控作用,而且参与了植物对各种逆境胁迫的应答过程。逆境通过改变植物DNA基化水平和模式对胁迫应答基因网络进行调控,从而增强当代或后代对逆境的适应性。本文主要对DNA甲基化介导的生物和非生物逆境应答及植物胁迫记忆的最新研究进展进行综述,同时对该领域研究中存在的问题和未来研究的方向进行讨论与展望。     

The Regulatory Roles of microRNAs and Associated Target Genes during Early Somatic Embryogenesis in <i>Liriodendron Sino-Americanum</i>

Somatic cells respond to considerable stress, and go through a series of phytohormone pathways, then forming an embryo. The developmental process is recorded as somatic embryogenesis (SE). One of the key components regulating SE are the microRNAs (miRNAs). Despite previous studies, it is still not clear exactly how miRNAs exert their function of regulating targets during conditionally activated early SE. Here, we use Liriodendron sino-americanum as a model system and perform a combined analysis of microfluidic chips and degradome sequencing to study this process. We identified a total of 386 conserved miRNAs and 153 novel miRNAs during early SE. According to the ANOVA test, 239 miRNAs showed 12 distinct expression patterns. Through degradome sequencing, 419 targets and 198 targets were identified for 136 known miRNAs and 37 novel miRNAs, respectively. Gene Ontology (GO) and metabolism pathway enrichment analysis revealed that these targets were significantly involved in oxidation-reduction processes, calmodulin-mediated signal transduction pathways and carbohydrate metabolism. The genes that were related to stress responses, phytohormone pathways and plant metabolism were identified within the targets of miR319, miR395, miR408, miR472, miR482, miR390, miR2055, miR156, miR157, miR171, miR396, miR397, miR529, miR535 and miR159. According to promoter analysis, various cis-acting elements related to plant growth and development, phytohormones response and stress response were present in the promoter of the miRNAs. The differential expression patterns of 11 miRNA-target modules were confirmed by real-time quantitative PCR. The study demonstrated that the miRNA plays an important role in the early SE process by regulating its target and then participating in carbohydrate metabolism and stress response. It also provided a valuable resource for further research in determining the genetic mechanism of SE, and then facilitating breeding programs on plants.     

miR396基因家族的进化及功能分析

MicroRNA(miRNA)是由约22个核苷酸组成的内源性非编码小分子RNA,广泛存在于真核细胞中,通过与靶基因的互补配对在转录后水平对基因表达进行调控,导致mRNA的降解或翻译抑制。本文通过对目前miRBase中收录的miR396家族进行生物信息学分析发现,该家族在植物界中高度保守,它们可能起源于较为古老的物种,经历长期复杂的进化过程而保留了下来;靶基因预测结果显示生长调控因子GRF为其主要靶标;启动子分析表明, miR396编码基因的上游存在光、温度、激素、厌氧、干旱及病害等胁迫响应相关的顺式作用元件,它们可与转录因子结合,参与多种胁迫应答反应。本文可为全面深入研究miRNA的作用机制奠定基础。