microRNA在植物逆境胁迫应答中的作用

逆境胁迫严重影响着全世界范围内的作物产量。为减少逆境胁迫损伤,植物在长期的进化过程中形成了多级别（转录、转录后和翻译、翻译后）的基因表达调控应答机制。最近研究发现,内源microRNA（miRNA）在植物逆境胁迫应答中具有重要的调节作用。在逆境胁迫发生时,一些miRNA会表达上调,而另一些miRNA会表达下调;miRNA正是通过下调胁迫应答过程的负调节子靶基因和上调胁迫应答过程中的正调节子靶基因,来执行生理调控功能。通过综述miRNA在植物逆境应答中的作用,以期全面的了解逆境胁迫调控网络。     

植物MicroRNA功能的研究进展

MicroRNA(miRNA)是真核生物基因表达的一类负调控因子,植物miRNA主要在转录水平上通过介导靶基因的甲基化、在转录后水平介导靶mRNA的切割或降低靶mRNA的翻译来调节基因的表达,从而调控植物器官的形态建成、生长发育、激素分泌与信号转导以及植物对逆境胁迫因素的应答能力。该文主要综述了近年来植物miRNA在植物生长发育、激素调节与信号转导以及逆境胁迫应答中的重要作用,并针对miRNA的网络调控特征提出了今后miRNA功能研究的方向。     

miRNA在植物重金属胁迫应答中的作用

microRNA （miRNA）是一种新型的长度为20~24 nt的非编码RNA,通过对靶基因的表达调节进而参与调控植物体的多种生理代谢活动。重金属是一类重要的环境污染物,严重危害植物的生长发育,甚至导致植物死亡。植物在长期的进化过程中形成了抵御重金属胁迫的多种机制,如miRNA对特定基因转录后水平的调控就在逆境胁迫应答中发挥重要作用。本文综述了植物中参与重金属胁迫应答miRNA的种类及作用机制,为揭示重金属胁迫条件下基因表达调控机制,以及利用基因工程手段改良植物对重金属的耐受性提供了线索和依据。     

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。     

植物microRNA与逆境响应研究进展

MieroRNA(miRNA)是一类在生物体内普遍存在的非编码、长度约16～29 nt的小分子RNA,由内源基因编码,于转录后水平通过介导靶mRNA降解或翻译抑制调控基因表达,是真核细胞基因表达的重要调控因子.随着生物信息学与研究技术的发展,越来越多的植物miRNA得到预测和验证.逆境胁迫下,植物体诱导或下调相关miRNA表达,参与植物逆境生理调节与适应.文章综述了植物miRNA生物合成、与靶基因的作用方式,生物功能以及逆境胁迫响应miRNA,概要介绍了目前常用的miRNA研究方法.     

植物逆境miRNA研究进展

包括生物和非生物在内的多种逆境胁迫是植物正常生长和作物产量提高的重要限制性因素。植物在长期的进化过程中, 通过诱导表达某些抵御或防卫途径的关键基因来实现对胁迫的响应。研究表明, 逆境胁迫不仅会诱导植物蛋白质编码基因的表达, 也会诱导一些非蛋白质编码基因的表达, 这类非蛋白质编码基因的表达产物在植物的生长、发育和应对逆境胁迫等过程中起到重要的调控作用。miRNA(小分子RNA)就是这类非蛋白质编码基因产物中的重要类群, 研究发现, 多种逆境均会诱导miRNA的产生, 其作用是通过引导目的基因mRNA的降解和阻止翻译过程来调控靶基因, 最终通过形态或生理上的变化达到对逆境的适应。文章主要对植物逆境胁迫下miRNA的研究, 特别是逆境胁迫诱导miRNA的产生、靶基因调控以及miRNA在植物适应逆境胁迫过程中的作用进行了综述, 同时, 文章还对在逆境胁迫下植物miRNA的研究方法进行了初步的探讨。     

胡杨无性系幼苗响应盐胁迫的miRNA表达差异研究

植物miRNA在调控基因表达、细胞周期、生物体发育、抗逆等方面起重要作用。为研究胡杨(Populus euphratica Oliv.)的耐盐机制,以1年生胡杨无性系幼苗为材料,构建具有空间代表性的盐胁迫胡杨cDNA文库,利用二代测序技术测定NaCl胁迫下和正常培养条件下胡杨叶和根miRNA表达情况。结果表明,不同的miRNA之间表达量存在明显差异,表达丰度最高的miRNA有miR156、miR157、miR165、miR166和miR167等,合计占总表达量的90%以上。胡杨根部存在特异表达的miRNA,在整个耐盐调控机制中发挥着生理调节、分子调控和信号传导等极为重要的作用。盐处理样品中发现大量响应盐胁迫的miRNA,对这些转录因子进行靶基因预测和注释后,发现很多盐胁迫响应的miRNA与NAC和SPL等重要转录因子家族相关,与前人的结论一致,另外还发现许多miRNA的调控对象是ATP酶和激素响应因子。     

L-阿拉伯糖对尿酸的调节作用

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。 WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸( JA)、水杨酸( SA)、脱落酸( ABA)和赤霉素( GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。 WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件W￣box( TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

响应盐胁迫调控的露地菊miR398a的克隆及功能研究

miRNAs在非生物胁迫中起着重要的作用。通过前期对露地菊Small RNA高通量测序数据测得到miR398a成熟体和前体序列,命名为cgr-miR398a和cgr-MIR398a。序列对比显示,cgr-miR398a与其他植物中已经鉴定的miR398a序列高度保守;利用前期露地菊降解组数据获得miR398a预测的靶基因,cgr-miR398a根和叶中的靶基因共有18个,其中有铜/锌超氧化物歧化酶（CSD2）、铜伴侣蛋白（CCS）、类A20/AN1-l锌指家族蛋白（SAP8）等与抗性相关的基因。qPCR结果显示盐胁迫下露地菊miR398a及靶基因在不同组织部位的表达水平存在显著的负相关性。为探究cgr-miR398a响应盐胁迫的功能,克隆cgr-MIR398a并构建过表达载体转化拟南芥。结果表明,拟南芥中过表达cgr-MIR398a降低了盐胁迫下种子发芽率以及成苗期的抗盐性,说明cgr-miR398a在拟南芥响应盐胁迫中起着负调控作用。这为进一步研究露地菊mi398a的功能和露地菊的抗盐机理奠定了基础。     

番茄青枯病抗性相关miRNA的鉴定与表达分析

为理解番茄（Solanum lycopersicum）青枯病抗性响应miRNA与靶基因间的调控关系,对抗、感番茄自交系接种青枯菌（Ralstonia solanacearum）前后进行小RNA测序。结果在8个样本中共获得112.76 M高质量数据,检测到336个miRNA,包括193个新miRNA。其中,31个差异表达miRNA靶向调节575个基因的表达。556个靶基因被注释到防御反应、植病互作、植物激素信号转导等代谢途径中。启动子除典型的转录起始TATA-box和CAAT-box,及与生物胁迫相关的W-box和TC-rich repeats,还存在激素、光、非生物胁迫、伤等响应元件。RT-qPCR验证发现6对mi RNA-targets具有正-负、负-正和负-负3种番茄青枯病应答模式。这些结果初步揭示miRNA可以通过靶向基因表达响应番茄青枯病。     

Biotic and abiotic stress down-regulate miR398 expression in Arabidopsis

MicroRNA398 targets two Cu/Zn superoxide dismutases (CSD1 and CSD2) in higher plants. Previous investigations revealed both decreased miR398 expression during high Cu²⁺ or paraquat stress and increased expression under low Cu²⁺ or high sucrose in the growth medium. Here, we show that additional abiotic stresses such as ozone and salinity also affect miR398 levels. Ozone fumigation decreased miR398 levels that were gradually restored to normal levels after relieved from the stress. Furthermore, miR398 levels decreased in Arabidopsis leaves infiltrated with avirulent strains of Pseudomonas syringae pv. tomato, Pst DC3000 (avrRpm1 or avrRpt2) but not the virulent strain Pst DC3000. To our knowledge, miR398 is the first miRNA shown to be down-regulated in response to biotic stress (P. syringae). CSD1, but not CSD2, mRNA levels were negatively correlated with miR398 levels during ozone, salinity and biotic stress, suggesting that CSD2 regulation is not strictly under miR398 control during diverse stresses. Overall, this study further establishes a link between oxidative stress and miR398 in Arabidopsis.     

Sucrose induction of <Emphasis Type="Italic">Arabidopsis</Emphasis> miR398 represses two Cu/Zn superoxide dismutases

MicroRNAs (miRNAs) are approximately 21-nt RNAs that reduce target accumulation through mRNA cleavage or translational repression. Arabidopsis miR398 regulates mRNAs encoding two copper superoxide dismutase (CSD) enzymes and a cytochrome c oxidase subunit. miR398 itself is down-regulated in response to copper and stress. Here we show that miR398 is positively regulated by sucrose, resulting in decreased CSD1 and CSD2 mRNA and protein accumulation. This sucrose regulation is maintained both in the presence and absence of physiologically relevant levels of supplemental copper. Additionally, we show that plants expressing CSD1 and CSD2 mRNAs with altered miR398 complementarity sites display increased mRNA accumulation, whereas CSD1 and CSD2 protein accumulation remain sensitive to miR398 levels, suggesting that miR398 can act as a translational repressor when target site complementarity is reduced. These results reveal a novel miR398 regulatory mechanism and demonstrate that plant miRNA targets can resist miRNA regulation at the mRNA level while maintaining sensitivity at the level of protein accumulation. Our results suggest that even in plants, where miRNAs are thought to act primarily through target mRNA cleavage, monitoring target protein levels along with target mRNA levels is necessary to fully assess the consequences of disrupted miRNA-mRNA pairing. Moreover, the limited complementarity required to maintain robust miR398-directed repression of target protein accumulation suggests that similarly regulated endogenous plant miRNA targets may have eluded detection.     

Differential regulation of microRNAs in response to osmotic,salt and cold stresses in wheat

MicroRNAs (miRNAs) are tiny non-coding regulatory molecules that modulate plant’s gene expression either by cleaving or repressing their mRNA targets. To unravel the plant actions in response to various environmental factors, identification of stress related miRNAs is essential. For understanding the regulatory behaviour of various abiotic stresses and miRNAs in wheat genotype C-306, we examined expression profile of selected conserved miRNAs viz. miR159, miR164, miR168, miR172, miR393, miR397, miR529 and miR1029 tangled in adapting osmotic, salt and cold stresses. The investigation revealed that two miRNAs (miR168, miR397) were down-regulated and miR172 was up-regulated under all the stress conditions. However, miR164 and miR1029 were up-regulated under cold and osmotic stresses in contrast to salt stress. miR529 responded to cold alone and does not change under osmotic and salt stress. miR393 showed up-regulation under osmotic and salt, and down-regulation under cold stress indicating auxin based differential cold response. Variation in expression level of studied miRNAs in presence of target genes delivers a likely elucidation of miRNAs based abiotic stress regulation. In addition, we reported new stress induced miRNAs Ta-miR855 using computational approach. Results revealed first documentation that miR855 is regulated by salinity stress in wheat. These findings indicate that diverse miRNAs were responsive to osmotic, salt and cold stress and could function in wheat response to abiotic stresses.     

植物miRNA介导磷信号转导的研究进展

MicroRNA（miRNA）是一类新型的调控靶基因表达的小分子RNA,参与调节植物的生长发育和抗逆反应等多种生理过程。近年来,随着miR399调节植物磷平衡分子机制的发现,人们开始广泛关注miRNA在低磷信号转导和磷平衡中的作用。本文基于近几年的研究进展,综述miR399、miR827等磷响应miRNA在低磷信号转导以及调节磷平衡过程中的作用和分子生理机制。