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。     

NaCl胁迫对盐芥质膜和液泡膜ATPase活性的影响

以盐生植物盐芥和中生植物拟南芥幼苗为材料,研究了盐胁迫对它们叶片和根质膜、液泡膜H+-ATPase、Ca2+-ATPases和K+-ATPase活性以及H+-ATPase、Na+/H+ 逆向转运蛋白表达的影响.结果显示:在NaCl胁迫下,盐芥叶片和根质膜的H+-ATPase活性分别比对照显著升高41%～212%和35%～53%,液泡膜的H+-ATPase分别显著升高281%～373%和4%～38%,而拟南芥却比相应对照都显著降低;相同盐浓度胁迫下,盐芥叶片的H+-ATPase活性比根部高4～8倍,盐芥根也远高于拟南芥.在NaCl胁迫下,盐芥叶片和根的液泡膜H+-ATPase蛋白质β亚基含量变化与其酶活性变化趋势一致,质膜Na+/H+ 逆向转运蛋白的表达量与Na+含量变化趋势一致.盐胁迫下盐芥根中Ca2+-ATPases和K+-ATPase活性的增加与根中Ca2+和K+含量呈显著正相关.研究发现,在盐胁迫条件下,盐芥能有效增强H+-ATPase蛋白和Na+/H+逆向转运蛋白表达,显著提高其根系与叶片质膜和液泡膜的H+-ATPase、Ca2+-ATPase和K+-ATPase活性,维持细胞质中较高的Ca2+和K+水平,从而缓解盐胁迫的伤害,增强耐盐性.     

盐胁迫下花花柴miR398对Cu/Zn超氧化物歧化酶基因的调控研究

植物miRNA能够参与盐胁迫下基因表达的调控。在盐胁迫条件下盐生植物花花柴miR398(KcmiR398)呈现显著性差异表达,为了探讨miR398的靶基因及其对靶基因的调控方式,通过生物信息学分析(http://plantgrn.noble.Org/psRNATarget/),预测KcmiR398的靶基因分别为Cu/Zn超氧化物歧化酶(SOD)基因CSD1和CSD2。利用RACE技术从花花柴中克隆到CSD1和CSD2基因全长序列,分别命名为KcCSD1和KcCSD2。qRT-PCR结果表明:(1)KcmiR398在盐胁迫的花花柴茎中上调表达,在新叶中下调表达;KcCSD1在盐胁迫的老叶中上调表达,而在老茎和根中下调表达;KcCSD2在盐胁迫的老茎和根中上调表达。(2)300mmol/L NaCl胁迫24~48h,KcmiR398与对照无显著差异;KcCSD1的表达为对照的3倍以上,而KcCSD2的表达没有显著差异。研究表明,花花柴的KcmiR398和KcCSD1、KcCSD2有组织差异性表达,盐胁迫可以影响KcmiR398和KcCSD1、KcCSD2基因的表达以适应盐胁迫产生的氧化危害。     

苎麻纤维不同发育时期差异表达miRNAs的表达谱分析

miRNA在植物生长发育过程中起着重要的调控作用.本研究从苎麻纤维伸长期和胞壁加厚、端壁溶合期的中苎1号苎麻韧皮组织为材料的miRNA芯片中筛选出3个差异表达的miRNAs:miR1450、miR156h和miR172b1.利用半定量RT-PCR技术对3个差异表达miRNAs在4个苎麻纤维发育时期(苎麻纤维分生期,纤维伸长期,胞壁加厚端壁融合期和纤维成熟期)的韧皮组织以及花、叶、根和地下茎等组织和器官中的表达情况进行研究.结果表明供试的3个miRNA在苎麻纤维伸长期和胞壁加厚端壁融合期的表达量均为差异表达,进一步验证了芯片结果,其中mi1450在纤维成熟期表达量最高,在纤维伸长期的表达量最低;mi156h在花、地下茎、根和叶中的表达量显著高于4个苎麻纤维发育时期;mi172b1在纤维分生期的表达量最高,在花中的表达量最低.本研究建立了苎麻miRNA的茎环RT-PCR检测体系,为进一步研究miRNA在苎麻纤维发育过程中的作用奠定了基础.     

杜氏盐藻寡糖基转移酶亚基STT3a功能结构域的克隆与表达分析

为了研究STT3a基因在杜氏盐藻耐盐及鞭毛再生方面的作用,根据衣藻、拟南芥等STT3a蛋白的氨基酸高度保守序列VCVFTA、DVDYVL设计一对简并引物,采用RT-PCR及3'RACE的方法扩增杜氏盐藻STT3a蛋白功能结构域的cDNA序列。序列分析显示克隆的cDNA全长1650bp,具有一定保守性,与衣藻、拟南芥和人的相似性分别为48%、50%和46%。实时荧光定量PCR结果显示杜氏盐藻STT3amRNA水平随着盐浓度的升高而逐渐增加,其水平在3.5mol/LNaCl浓度时比在1.5mol/LNaCl浓度时升高了11倍(P0.01)。另外,与没有脱鞭毛的杜氏盐藻相比,STT3amRNA在鞭毛再生过程中持续高表达。本研究显示杜氏盐藻STT3a基因的高表达可以增强其盐适应和鞭毛再生能力。     

耐盐绒毛白蜡特异性SCAR分子标记的鉴定

该研究以耐盐型和盐敏感型绒毛白蜡及其F1代为材料,采用混合品系分析法进行RAPD分析。结果显示:在随机选取的150个10碱基随机引物中,仅有引物S20在耐盐基因池和盐敏感基因池间扩增出特异而可重复的592bp的多态性片段,命名为S20-592。获得的RAPD标记S20-592经克隆、测序、重新设计一对特异性引物转化成更稳定的SCAR标记。通过F1代个体验证,耐盐型个体均能扩增出此差异条带而盐敏感型个体中不能扩增出此差异条带,证明该SCAR标记的特异引物可用于耐盐绒毛白蜡物种的快速分子鉴定。     

盐穗木HcmiR172e和预测的靶基因HcTOE3的克隆及盐胁迫下的靶向关系分析

盐穗木(Halostachys caspica)广泛分布于新疆干旱盐碱地区,属于藜科极端耐盐的盐生灌木。从600 mmol?L-1 Na Cl处理48 h的盐穗木根的小RNA文库中筛选到差异极显著的HcmiR172e做为研究对象,利用盐穗木转录组数据预测其靶基因为HcTOE3,开展HcmiR172e-HcTOE3的分子克隆和胁迫表达相关性工作。通过同源克隆和RACE技术获得盐穗木HcmiR172e前体和HcTOE3全长序列;使用生物信息软件分析前体和靶基因信息及相关性;采用q RT-PCR技术检测了不同盐浓度(200、400和600 mmol?L-1 Na Cl)处理48 h的盐穗木HcmiR172e及预测的靶基因HcTOE3的表达变化。结果显示,克隆得到的HcmiR172e前体序列可形成颈环结构,各项指标符合前体要求。其靶基因HcTOE3 c DNA全长为1 744 bp,开放阅读框1 329 bp,在编码区有一个高度匹配HcmiR172e的结合位点(CTGCAGCATCATCAGGATTC);q RT-PCR分析结果表明HcmiR172e与其预测的靶基因HcTOE3均响应盐的处理,二者呈现一定的负相关性。后续将通过实验逐步阐明盐穗木HcmiR172e对HcTOE3在逆境中的靶向调控作用。     

盐穗木HcPEAMT基因的克隆及表达分析

依据盐穗木编码PEAMT的EST序列设计引物,通过快速扩增cDNA末端技术,获得盐穗木磷酸乙醇胺甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferase,PEAMT)全长cDNA,命名为HcPEAMT。序列分析表明HcPEAMT基因开放阅读框为1 482bp,编码494个氨基酸,推测分子量为56.3kD,理论等电点为5.51。保守结构域分析表明,HcPEAMT含有2个独立的S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶的保守结构域,每个结构域含有4个基序。系统进化树分析确认HcPEAMT与盐生植物盐角草的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析表明,盐胁迫3h时,盐穗木同化枝和根中HcPEAMT基因的表达迅速上调并达到最大值,分别为对照的4.3倍和6.7倍。脱落酸(ABA)胁迫3h时,同化枝中HcPEAMT的表达量达到最高,而根中HcPEAMT的表达在12h才达到最高,表达量分别为对照的2.6和2.5倍。研究结果表明,HcPEAMT基因表达受盐胁迫的强烈诱导,也受ABA胁迫的诱导。该研究结果有助于阐明HcPEAMT基因表达与植物抗逆性的相关性。     

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。     

甜杨低温响应microRNAs的克隆与分析

MicroRNAs (miRNAs)作为一类21碱基左右的非编码小RNAs,参与植物生长发育的调控,并在植物对生物与非生物胁迫的应答过程中发挥重要作用.本研究依据miRNA高度保守特点,利用已公布的毛果杨(Populus trichocarpa)基因组序列设计引物,从甜杨(Populus suaveolens)基因组中克隆获得了12个miRNA基因座序列.序列比对结果表明,这些miRNA基因均为毛果杨低温响应miRNA基因的同源序列.同时,以低温(0℃)处理0～48 h的甜杨幼苗为试材,通过半定量RT-PCR法对miRNA基因的成熟体序列在不同处理时间下的表达谱进行分析,结果显示,大多数miRNA成熟体序列在甜杨低温胁迫下的表达模式与其在毛果杨中的表达极为相似,由此可推测这些保守性miRNAs可能在甜杨和毛果杨两物种对低温胁迫的应答反应中发挥相似的功能,而miR168a、miR168b和miR475a在两物种间表达现象的差异,表明它们可能通过调控多种靶基因而发挥不同作用.本文结果将为进一步研究甜杨基因功能提供基础.     

Real-time quantification of microRNAs by stem-loop RT-PCR

A novel microRNA (miRNA) quantification method has been developed using stem-loop RT followed by TaqMan PCR analysis. Stem-loop RT primers are better than conventional ones in terms of RT efficiency and specificity. TaqMan miRNA assays are specific for mature miRNAs and discriminate among related miRNAs that differ by as little as one nucleotide. Furthermore, they are not affected by genomic DNA contamination. Precise quantification is achieved routinely with as little as 25 pg of total RNA for most miRNAs. In fact, the high sensitivity, specificity and precision of this method allows for direct analysis of a single cell without nucleic acid purification. Like standard TaqMan gene expression assays, TaqMan miRNA assays exhibit a dynamic range of seven orders of magnitude. Quantification of five miRNAs in seven mouse tissues showed variation from less than 10 to more than 30,000 copies per cell. This method enables fast, accurate and sensitive miRNA expression profiling and can identify and monitor potential biomarkers specific to tissues or diseases. Stem-loop RT-PCR can be used for the quantification of other small RNA molecules such as short interfering RNAs (siRNAs). Furthermore, the concept of stem-loop RT primer design could be applied in small RNA cloning and multiplex assays for better specificity and efficiency.     

珍稀植物杨叶肖槿ISSR体系建立及检测

针对珍稀植物杨叶肖槿ISSR反应的特点,建立了适用于杨叶肖槿遗传多样性研究的ISSR最适反应体系,具体包括:2.0μL 10×Buffer,27.5ng的模板DNA,2.0μL的dNTP,1U的Pyrobest DNA酶,1.25μmol/L的引物;最佳反应程序为94℃预变性5min,然后94℃变性1min,49℃退火45s,72℃延伸1min,35个循环;最后72℃延伸10min,4℃终止反应。应用该优化的反应体系筛选出了10条稳定性强、清晰度高而且表现出一定多态性的ISSR引物,并对杨叶肖槿进行了检测,获得了清晰稳定的扩增图谱。     

2种微小RNA实时定量PCR检测方法的比较

目的:对目前最常用的检测微小RNA(miRNA)的茎环实时定量PCR法和PAP实时定量PCR法进行比较。方法:分别用茎环实时定量PCR法和PAP实时定量PCR法检测人乳腺癌细胞MCF-7中U6和23种miRNA的表达,利用定量PCR分析软件和琼脂糖凝胶电泳方法,将2种方法在引物设计难度、特异性与灵敏度,以及检测通量方面进行比较。结果:茎环法的特异性和灵敏度比PAP法高,但引物设计难度大,检测通量低;PAP法引物设计难度较低,检测通量较高,但特异性和灵敏度较差。结论:茎环法实时定量PCR适于有针对性地检测小规模miRNA,而PAP法则适于大规模miRNA筛选实验。     

鸡miR-9不同组织表达差异及其功能预测分析

miRNA在动物生长发育过程中有重要作用. 本文采用定制茎环反转录引物,利用实时荧光定量PCR技术构建miR-9在鸡2个阶段11个组织中的表达谱,同时用TargetScan5.1与PicTar两种计算方法对其进行靶基因预测,交集的基因集合分别进行GO（gene ontology）富集分析和生物通路富集分析. 结果表明,采用实时定量PCR检测的miR-9在鸡下丘脑中的表达量和高通量测序结果一致;采用实时定量PCR在对不同组织定量结果表明,miR-9在0日龄鸡的肾脏、下丘脑、腿肌和大脑中高丰度表达,在成年鸡表达量较高为大脑、腿肌、心脏、小脑和下丘脑.在同一组织的0日龄和成年鸡中表达呈现时序性,除肝脏的表达量差异不显著,其他10个组织miR-9表达量差异显著（P<0.05）.预测到交集靶基因有160个.涉及到多个KEGG通路和GO富集中.GO分类结果显示,这些基因分布于63个群中,其中基因超过45个基因群集有26个群,与代谢有关的群有11个. 其它与发育、调控等过程有关. 在KEGG通路分析中,显著的通路有细胞骨架调控、细胞增殖和分化有关的通路（P<0.01）等5个通路. 表明miR 9基因的表达有组织和时序特异性,靶基因参与细胞代谢、生长发育和调控.这些结果为进一步验证miR 9基因在在脑中调控生长发育过程中的作用奠定了基础.     

兰属SRAP-PCR反应体系的建立与优化

为获得兰属清晰的SRAP标记图谱,对兰属SRAP-PCR反应体系进行了初步探讨,建立了扩增多态性高、重复性好、带型清晰的SRAP-PCR反应体系。最佳反应体系：在30 μL反应总体系中,Mg2+ 2.2 mmol/L、dNTPs 0.8 mmol/L、DNA模板150 ng、DNA聚合酶2.0 U,上、下游引物各1.5 μmol/L;扩增程序：在94 ℃预变性4 min,反应前5个循环在94 ℃变性1 min、35 ℃复性1 min、72 ℃延伸1 min的条件下运行,随后的30个循环复性温度提高至55 ℃,最后72 ℃延伸5 min．