缺磷条件下白羽扇豆排根发育与生长素及miR164的关系

以缺磷条件下白羽扇豆为材料,观察了外源生长素NAA和生长素运输的抑制剂NPA 对白羽扇豆排根形成及其活性的影响,同时运用基因芯片与RT-PCR的方法分析了生长素信号转导途径中转录因子NAC1以及调控NAC1表达的上游microRNA164(miR164)在不同发育阶段排根中的表达变化,以探讨白羽扇豆在缺磷时排根形成与发育的调控机制.结果表明,缺磷胁迫下排根大量形成与生长素及其运输有关,排根NAC1的表达在初生阶段上调,成熟后下调,并受其上游的miR164的负调控,而排根衰老后则上述基因的表达都减弱.研究发现,在缺磷诱导的排根发生至发育成熟过程中,miR164、NAC1、生长素与排根发育之间很可能组成了一个级联系统,从而控制排根的发生与发育.     

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。     

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。     

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。     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析（英文）

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT-PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示:(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT-PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

火龙果miR164b-NAC调控关系在非生物胁迫下的应答作用

[目的]探究火龙果中miR164b及其靶基因NAC在应答非生物胁迫下的表达模式和调控机制.[方法]利用PCR技术克隆hpo-miR164b前体序列及HpNAC序列.采用在线网站对hpo-miR164b、HpNAC进行生物信息学分析,运用qRT-PCR方法探究hpo-miR164b及HpNAC在高温42℃、低温4℃、10...     

紫花苜蓿NAC转录因子MsNAC1基因的克隆、生物信息学分析及非生物逆境胁迫下的表达分析

NAC转录因子是高等植物所特有的具有多种生物功能的转录因子,在植物生长发育、抵抗逆境和激素调节等过程中发挥着重要作用。本研究利用RACE-PCR技术,克隆获得了紫花苜蓿NAC转录因子Ms NAC1(Gen Bank登录号为JN099384.1)基因的c DNA序列。生物信息学分析显示,Ms NAC1基因的开放阅读框(ORF)为993 bp,编码一个由330个氨基酸残基组成的亲水性蛋白,N-端具有保守的NAM结构域,C-端高度变异,具备NAC转录因子的基本特征;Ms NAC1蛋白被定位在细胞核中,含有2条核定位信号序列,具有9个糖基化位点和23个磷酸化位点,三级结构为对称的同型二聚体。多重比对发现,Ms NAC1蛋白与拟南芥ATAF1和水稻Os NAC6蛋白的同源性较高;系统进化分析表明,Ms NAC1蛋白属于NAC转录因子家族中的ATAF亚族,与ATAF1的亲缘关系最近。非生物逆境胁迫下的表达分析显示,Ms NAC1基因在高盐、干旱和低温胁迫下表达量均呈现先上调后下调的趋势,不同处理时间的差异达到极显著水平,并且根中的表达量上调幅度高于叶片,说明该基因可能参与调控非生物逆境胁迫的生理响应。     

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.     

NAC转录因子在植物响应盐胁迫中的作用

盐胁迫是影响植物生长、发育和作物产量的环境因子之一。近年来，植物特异性转录因子在盐胁迫中的功能被广泛研究。其中，NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族的基因已被证实与非生物胁迫的耐受性有关。本文介绍了NAC转录因子的结构特征、参与的生长发育过程及其在盐胁迫调控中的作用，并对今后的研究方向进行展望，为揭示NAC基因在植物适应盐渍环境中的作用机制，以及培育耐盐作物新品种提供理论依据。     

龙眼miR396分子进化特性及响应蓝光的表达分析

关于蓝光对龙眼胚性愈伤组织miRNA组学研究中发现大量响应蓝光的miRNAs,挑选关键且差异表达的miR396a-3p_2和miR396b-5p进行分子进化特性分析,以进一步明确它们在龙眼响应蓝光过程中的作用。该研究对前体和成熟体进化树、前体二级结构、启动子顺式作用元件、靶基因预测及其响应蓝光表达模式等进行分析。结果表明:(1)由5p臂上形成的miR396成熟体序列保守性较高,由3p臂上形成的miR396成熟体序列特异性较大;茎序列的保守性高于环序列,5p臂上保守性高于3p臂。(2)miR396a-3p_2和miR396b-5p的启动子主要包括光、激素、生物和非生物胁迫响应元件,可能通过这些顺式元件在龙眼响应蓝光中起调控作用;其响应蓝光的靶基因或蛋白主要包括生长素调控因子(GRF2)、LRR类受体丝氨酸(FLS2)、乙烯不敏感蛋白(EIN3)和DNA定向RNA聚合酶α亚基(rpoA)等。(3)实时荧光定量PCR结果表明,miR396a-3p_2和miR396b-5p在不同光质的表达模式存在差异;在不同光强的蓝光条件下,miR396b-5p与其靶基因的表达趋势基本呈负相关,而miR396a-3p_2与rpoA的表达趋势未呈负相关,可能存在其他miR396家族成员或miRNAs同时调控,从而实现靶基因转录水平的调控。     

MicroRNA directs mRNA cleavage of the transcription factor NAC1 to downregulate auxin signals for arabidopsis lateral root development

Although several plant microRNAs (miRNAs) have been shown to play a role in plant development, no phenotype has yet been associated with a reduction or loss of expression of any plant miRNA. Arabidopsis thaliana miR164 was predicted to target five NAM/ATAF/CUC (NAC) domain-encoding mRNAs, including NAC1, which transduces auxin signals for lateral root emergence. Here, we show that miR164 guides the cleavage of endogenous and transgenic NAC1 mRNA, producing 3'-specific fragments. Cleavage was blocked by NAC1 mutations that disrupt base pairing with miR164. Compared with wild-type plants, Arabidopsis mir164a and mir164b mutant plants expressed less miR164 and more NAC1 mRNA and produced more lateral roots. These mutant phenotypes can be complemented by expression of the appropriate MIR164a and MIR164b genomic sequences. By contrast, inducible expression of miR164 in wild-type plants led to decreased NAC1 mRNA levels and reduced lateral root emergence. Auxin induction of miR164 was mirrored by an increase in the NAC1 mRNA 3' fragment, which was not observed in the auxin-insensitive mutants auxin resistant1 (axr1-12), axr2-1, and transport inhibitor response1. Moreover, the cleavage-resistant form of NAC1 mRNA was unaffected by auxin treatment. Our results indicate that auxin induction of miR164 provides a homeostatic mechanism to clear NAC1 mRNA to downregulate auxin signals.     

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.     

A miRNA involved in phosphate-starvation response in Arabidopsis

Although microRNAs (miRNAs) have been documented to regulate development in plants and animals , the function of miRNAs in physiology is unclear. miR399 has multiple target sites in the 5' untranslated region (UTR) of a gene encoding a putative ubiquitin-conjugating enzyme (UBC) in Arabidopsis thaliana. We report here that miR399 was highly induced, whereas the target UBC mRNA was reduced by low-phosphate (Pi) stress. In transgenic plants with constitutive expression of miR399, UBC mRNA accumulation was suppressed even under high Pi. The expression of transgene UBC mRNA with 5' UTR miR399 target sites, but not the one without 5' UTR, was reduced under low-Pi condition. Furthermore, transgenic Arabidopsis plants with constitutive expression of miR399 accumulated more Pi than the wild-type, and transgenic plants expressing the UBC mRNA without 5' UTR (miRNA-deregulated) showed less inhibition of primary root growth and less induction of a Pi transporter gene by low-Pi stress than those of wild-type plants. We conclude that miR399 downregulates UBC mRNA accumulation by targeting the 5' UTR, and this regulation is important for plant responses to Pi starvation. The results suggest that miRNAs have functional roles for plants to cope with fluctuations in mineral-nutrient availability in the soil.     

毛竹miR164b前体的克隆及其在叶形态建成中的功能分析

microRNA（miRNA）参与植物多种生理代谢过程,在调控植物形态建成中发挥着重要作用。miR164作为植物特有的miRNA,其主要的靶基因是NAC转录因子,参与调控植物茎、叶顶端分生组织的建立、器官的分化和植株衰老等过程。本研究以毛竹（Phyllostachys edulis（Carr.） Lehaie）为材料,从中分离出miR164b的前体序列（82 bp）,二级结构分析结果发现该前体序列能够形成稳定的茎环结构,其成熟序列（21 bp）产生于茎环结构5'端的臂上,且碱基具有较高的保守性。本研究还构建了由CaMV 35S启动,包含毛竹miR164b前体序列的植物表达载体,并转化野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.） Heynh）,获得了转基因植株。结果表明,转基因植株生长瘦弱,莲座叶数量明显减少,叶片变小且叶片边缘锯齿减少,更加光滑。实时定量PCR分析结果显示,转基因拟南芥中毛竹miR164b的表达量极显著上升,而拟南芥内源靶基因CUC1与CUC2的表达量极显著下降。表明毛竹miR164b通过调节CUC1和CUC2的表达来参与植物叶形态建成过程。研究结果可为利用miRNA开展竹子分子育种提供参考。