miRNA调控药用植物生长发育和次生代谢

microRNA(miRNA)作为一类内源性的短链非编码RNA,广泛存在于真核细胞中,主要通过对转录本剪切和抑制翻译等方式,参与转录后基因的表达调控。近年来研究表明,多种药用植物中鉴定出大量的miRNA。这些miRNA对药用植物的生长发育和次生代谢产物合成具有调控功能。次生代谢产物是药用植物的主要有效成分,研究miRNA对药用植物次生代谢过程的调控作用具有十分重要的意义。本文综述了miRNA在植物中的产生途径、作用方式和体内功能,在此基础上重点介绍了miRNA对药用植物生长发育和次生代谢产物生物合成的调控作用,并对药用植物miRNA的研究进行了展望,以期为提高药用植物产量,高效获得药用植物有效成分以及临床应用开拓新的思路。     

MicroRNA与药用植物

MicroRNA（miRNA）是一类长度约为19～25个核苷酸的内源性非编码小分子单链RNA,对植物生长发育、次生代谢产物的生物合成以及抗逆性等有重要作用.近年来关于植物中miRNA的研究进展异常迅速,尤其是药用植物,目前已从一些药用植物中鉴定出miRNA,并分析了其在药用植物中的调控作用,这对药用植物的研究具有重要意义.本文综述了miRNA在植物中的产生途径、作用机制,同时重点介绍了miRNA在药用植物中的研究情况,使人们对药用植物中miRNA有更深的认识,为药用植物研究拓展新思路.     

探讨组蛋白甲基化修饰在次生代谢产物调控中的作用

组蛋白甲基化是表观遗传调节模式中一种重要修饰方式,易受环境影响,对调控次生代谢产物生物合成具有一定作用。本文论述了组蛋白甲基化修饰的基本概念与转录调控机制,探讨了其通过不同方式调控次生代谢产物的生物合成,同时也阐明了组蛋白甲基化与其他组蛋白修饰协同调控次生代谢产物合成,旨在为构建以组蛋白甲基化为切入点,以转录调控为桥梁,以次生代谢产物为重点的药用植物次生代谢产物形成分子机制研究平台提供理论依据。     

Ri质粒介导的毛状根体系建立及其在植物次生代谢产物合成中的研究进展

发根农杆菌Ri质粒可诱导植物产生毛状根体系,该体系具有遗传性状稳定且增殖速度快的特点,可用于药用植物次生代谢产物的生产研究,为利用生物反应器技术进行药用植物有效成分工业化水平的发酵培养开辟了新途径。本文主要综述了发根农杆菌Ri质粒介导的植物毛状根体系遗传转化机理,并对毛状根体系在药用植物次生代谢产物生产中的研究现状进行了深入分析,为从基因水平上调控植物次生代谢产物的合成提供新思路。     

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。     

药用植物次生代谢工程研究概况

植物次生代谢工程,是通过基因工程技术改变植物体内的合成和代谢途径,以满足人类对天然植物次生代谢产物不断提高的需求。随着对药用植物次生代谢合成途径日渐全面的认识,采取有效的代谢工程策略对植物次生代谢途径进行遗传改良,已经取得了诸多研究成果。但是,对代谢途径的总体调控以及次生代谢途径之间的协调等方面,仍然了解甚少,而利用系统生物学方法开展预见性代谢工程将会成为未来的研究趋势。     

植物成熟microRNA转录后修饰与降解的研究进展

microRNA(miRNA)是一类长度为20–24 nt的内源小RNA,广泛存在于各种植物体内,参与调控植物器官的形态建成、激素应答、逆境胁迫和营养代谢等一系列过程。虽然miRNA生物合成和功能研究已取得了很大进展,但关于植物成熟miRNA的转录后修饰和降解的研究却报道较少。一方面miRNA如同其它RNA存在半衰期,其降解对于调控细胞内miRNA含量起重要作用,从而调控植物的生长发育或胁迫响应等过程;另一方面,成熟miRNA存在转录后修饰,可影响miRNA的稳定性,最终影响其活性。该文着重从植物成熟miRNA的转录后修饰和降解等方面进行了综述。     

药用植物次生代谢的生物学作用及生态环境因子的影响

药用植物的很多有效成分为植物的次生代谢产物,包括生物碱、萜类、酚类、甙类等。这些次生代谢产物在植物的生理调节、自身保护、生存竞争、协调与环境关系等生命活动的许多方面均起着重要作用。各种生态环境因素包括光、温度、土壤、空气以及生物因素均影响到药用植物的次生代谢过程。对药用植物次生代谢成分与生态环境因素的关系进行研究有利于揭示药用植物药用有效成分地域性差异的原因,可为药用植物的育种、栽培提供理论依据。     

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。     

植物营养元素胁迫相关microRNA研究进展

营养元素以多种方式参与植物光合作用、呼吸作用、能量代谢和信号转导等生理和代谢过程，是植物生长发育、产量和品质的重要物质基础。MicroRNAs（miRNAs）是一类存在于真核生物体中的内源性非编码单链RNA，在植物适应营养元素胁迫过程中发挥着重要作用。综述了近年来miRNA参与调控磷、硫、氮、钾等营养元素胁迫的研究进展，并对今后miRNA在植物营养元素胁迫领域的研究作出了展望，以期为利用miRNA进行营养元素高效利用分子育种提供新的思路。     

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。     

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。     

彩色马铃薯花青素生物合成相关microRNAs及其靶基因表达分析北大核心CSCD

MicroRNAs(miRNAs)是植物中具有调控功能的非编码小RNA,可调节植物生长发育、次生代谢及胁迫响应。为挖掘彩色马铃薯花青素合成相关的miRNAs,本研究基于miRNA和降解组测序数据,对筛选出和花青素相关的miRNA及靶基因进行鉴定,分析其理化性质、蛋白质结构、调控关系及在不同彩色马铃薯品种的表达。结果表明:stu-miR156a_R-1_StSPL9、stu-miR828_StMYB3、stu-miR858_StMYB4、stu-miR5021_StMYB在马铃薯块茎的不同发育时期存在显著的负相关关系。不同彩色马铃薯品种中,stu-miR828负调控靶基因StMYB3,抑制花青素合成;stu-miR156a_R-1负调控靶基因StSPL9,促进花青素合成。stu-miR858负调控靶基因StMYB4,在紫色马铃薯中促进花青素合成,在红色马铃薯中抑制花青素合成。stu-miR5021负调控靶基因StMYB,在紫色马铃薯中抑制花青素合成,在红色马铃薯中促进花青素合成。     

基于高通量测序的“紫娟”茶树叶片miRNA分析

"紫娟"是特异的茶树资源,含有丰富的次生代谢物儿茶素、花青素、黄酮等,其生物合成是由多条代谢途径通过相应的节点连在一起的网络途径,受到多种结构基因和调控基因的控制。Micro RNA又称miRNA,是一种非编码RNAs,能通过对基因表达的调控来调节植物生长、发育以及次生代谢等许多方面。本研究利用高通量测序技术分别构建了"紫娟"茶树芽、第二叶、开面叶、成熟叶的miRNA文库并进行测序,鉴定出已知的miRNA 126个,分为26个家族,预测到的新miRNA 119个。基于"紫娟"茶树转录组数据分析已知miRNA和新miRNA分的靶基因,分别预测到靶基因724条和2 285条。预测的靶基因大多为转录因子,包括调控次生代谢物花青素、黄酮类生物合成的MYB、b HLH转录因子等。这些注释信息的完成为后期研究miRNA在调控茶树叶片发育和次生代谢物的生物合成提供理论依据。     

药用植物生长发育与有效成分积累关系研究进展

药用植物有效成分是其发挥临床疗效的物质基础, 也是评价药材质量的重要指标, 而这些有效成分的产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。明确药用植物主要药用成分在植物不同生长发育阶段的积累变化规律和形成机制, 对中药品质与临床疗效有重要的指导意义。该文主要概述了不同发育阶段对药用植物不同药用部位(根、茎、叶、花、果实和种子)中有效成分积累的影响, 并对药用植物次生代谢产物合成和积累机制的相关研究技术进行了展望, 为生产实践上调控药用植物次生物质合成、药用植物的合理利用以及提高中药材品质奠定了理论基础。     

miRNA在植物种子发育过程中的作用

MicroRNA(miRNA)是一类小分子非编码RNA,通过降解靶基因途径在转录后水平调控基因表达,参与植物生长、发育以及逆境胁迫应答等多种细胞代谢活动。种子是植物生长的基础要素,是农业生产的重要资料。与种子发育相关的miRNA已在多种植物中得到鉴定。文章综述了参与植物种子发育过程的miRNA及其在种子发育中的具体调控机制,旨在为利用miRNA提高种子遗传特性提供研究思路。     

基于丹参基因组的COI1基因抗虫与次生代谢调控功能研究

本草基因组学极大地推动了药用植物分子育种、次生代谢网络调控和品质成因等研究的进程.本研究基于本草基因组学,从模式药用植物丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)基因组中克隆丹参COI1(SmCOI1)基因并初步分析其蛋白特征及表达模式.利用RNAi技术获得丹参COI1沉默株系(iCOI1).抗虫性检测结果显示,与对照相比iCOI1株系叶片损伤指数上升,对昆虫咬噬耐受性减弱;同时,抗性相关基因WKRY70和NPR1的表达量在iCOI1株系中显著降低.进一步检测iCOI1株系中主要次生代谢产物合成与积累情况,结果表明iCOI1株系中迷迭香酸、丹酚酸B、隐丹参酮及丹参酮ⅡA的含量较野生型显著降低,其生源合成途径中的关键酶基因C4H,RAS,HCT,HMGR,GGPPS,CPS,KSL,CYP76AH1的表达量较野生型显著下调,且与丹参COI1的沉默显著正相关.上述结果表明,丹参COI1基因参与调控丹参抗虫性及主要次生代谢产物合成和积累过程.本研究为丹参抗性研究和次生代谢过程调控提供理论依据,也为优质高产药用植物品种选育奠定了基础.     

microRNA在玉米生长发育及非生物胁迫响应中的调控功能

microRNA（miRNA）是一类广泛存在于真核生物中长度为20~24 nt的内源非编码小RNA，它们通过对靶基因mRNA进行切割或翻译抑制，在转录后水平调控靶基因的表达。近期研究表明，miRNA参与植物生长发育与逆境胁迫响应的多个重要生物学过程，对作物的农艺性状也起到重要的调控作用。玉米作为重要的粮食、饲料和工业原料，提高其产量和品质对于保障世界粮食安全至关重要，然而与模式植物拟南芥和水稻相比，玉米中miRNA的研究仍然相对较少，理解miRNA在玉米中的功能和调控机理有助于通过分子育种对关键农艺性状进行遗传改良。本文综述了玉米中miRNA的发现与鉴定，系统总结了参与玉米miRNA代谢途径的关键蛋白DCL、AGO和HEN1的研究进展，重点阐述了在玉米生长发育和非生物胁迫响应过程中已开展功能研究miRNA的调控作用，并对玉米miRNA研究当前存在的问题和未来的发展趋势进行了讨论。     

MicroRNA在种子发育、休眠与萌发过程中的作用

植物microRNA(miRNA)是一类小分子非编码RNA,对植物的生长发育发挥着重要调控作用。种子发育、休眠与萌发是植物生命进程中的重要阶段。在这一阶段内,种子受各种环境因子及内源激素调控,并且不同植物种子具有不同发育及休眠特性。随着人们对种子发育、休眠及萌发机理的探究,越来越多miRNA被鉴定,它们能够基于植物激素信号传导、抗氧化作用、关键转录因子调控等途径参与种子形态建成、物质代谢及各种胁迫响应。本文主要综述了近年来植物miRNA的形成及调控机理,以及在种子发育、休眠及萌发过程中发挥的调控作用,旨在为今后的研究方向提供参考。     

植物miRNA的分子特征及其在逆境中的响应机制

逆境胁迫是影响植物生长发育、生物产量与品质形成的主要因素之一。通过诱导表达抗逆有关的编码基因与部分非编码基因是植物响应逆境的主要方式。miRNA作为一种非编码基因在植物生长、发育以及抗逆等过程中起重要的调控作用。研究表明:逆境胁迫下miRNA可以形成miRNA诱导沉默复合物(miRNA-induced silencing complex,miRISC),并与靶mRNA互补配对结合,进而引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译,从而实现对下游抗逆相关基因表达的调控,最终引起代谢与信号转导途径的变化实现对逆境的响应。本文从植物逆境胁迫下诱导miRNA的产生、靶基因的识别以及作用机制等方面进行了综述。