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。     

高表达拟南芥miR396提高烟草抗旱性

MiR396是一个由21个核苷酸组成的单链非编码RNA小分子。烟草内的miR396受干旱诱导说明其可能参与烟草的干旱应答。在35S强启动子作用下我们将miR396转入到烟草体内获得高表达转基因植株,生理学测试表明高表达miR396的转基因烟草耐旱性增强,同时叶片表现出比野生型较低的失水率和较高的相对含水量,进一步分析表明转基因植株除了叶片变得更为窄小外,其气孔密度和气孔系数都比野生型降低,这些都表明miR396作为一个正调节因子参与烟草的干旱胁迫应答。     

人工microRNAs对拟南芥At1g13770和At2g23470基因的特异沉默

DUF647 (Domain of unknown function 647) 蛋白家族是在真核生物中广泛存在的、高度保守的蛋白家族。拟南芥中该基因家族共有6个成员, 迄今为止拟南芥DUF647家族中4个成员的功能尚不清楚。文章以拟南芥内源MIR319a前体为骨架, 构建了敲减DUF647家族中2个基因At1g13770和At2g23470表达的人工microRNAs(Artifical microRNAs, amiRNAs)。利用WMD(Web microRNA designer)平台设计分别靶向At1g13770和At2g23470基因的amiRNAs序列, 通过重叠PCR置换拟南芥MIR319a前体序列。构建融合amiRNAs前体的植物表达载体pCHF3-amiRNAs, 在农杆菌介导下转化拟南芥。RT-PCR分析表明, amiRNAs能够显著抑制At1g13770和At2g23470基因的表达, 获得了抑制效果明显的转基因株系。At2g23470-amiRNA转基因植株At2g23470转录水平的下调导致育性严重下降。文章为进一步研究这两个基因的功能奠定了良好的基础。     

人工microRNAs对拟南芥At1g13770和At2g23470基因的特异沉默

DUF647(Domain of unknown function 647)蛋白家族是在真核生物中广泛存在的、高度保守的蛋白家族。拟南芥中该基因家族共有6个成员,迄今为止拟南芥DUF647家族中4个成员的功能尚不清楚。文章以拟南芥内源MIR319a前体为骨架,构建了敲减DUF647家族中2个基因At1g13770和At2g23470表达的人工microRNAs(Artifical microRNAs,amiRNAs)。利用WMD(Web microRNA designer)平台设计分别靶向At1g13770和At2g23470基因的amiRNAs序列,通过重叠PCR置换拟南芥MIR319a前体序列。构建融合amiRNAs前体的植物表达载体pCHF3-amiRNAs,在农杆菌介导下转化拟南芥。RT-PCR分析表明,amiRNAs能够显著抑制At1g13770和At2g23470基因的表达,获得了抑制效果明显的转基因株系。At2g23470-amiRNA转基因植株At2g23470转录水平的下调导致育性严重下降。文章为进一步研究这两个基因的功能奠定了良好的基础。     

盐穗木miRNA417的克隆及对种子萌发和幼苗成活率的影响

MicroRNA (miRNA)是植物重要的基因表达调控因子,miR417的表达受盐胁迫的调节,高盐胁迫时,拟南芥miR417的表达能够抑制种子的萌发和幼苗成活。本研究通过分析miRbase数据库中已知植物miRNA417的序列,利用PCR技术成功克隆获得了盐生植物盐穗木的miR417（HcmiR417）的前体序列,将其构建至植物表达载体pCAMBIA1301上,通过花絮浸染法对拟南芥进行遗传转化。结果表明,在150 mmol·L^-1 NaCl的胁迫下,分别过表达HcmiR417和过表达拟南芥miRNA417（AtmiR417）的转基因拟南芥种子的萌发率和幼苗存活率均较野生型低,但两种转基因拟南芥株系之间没有差异。初步验证了盐生植物HcmiR417在种子萌发和幼苗成活率方面也具有负调控作用,盐生植物盐穗木和拟南芥植物miRNA在功能没有显示出差异。     

APETALA1启动子驱动AtIPT4在转基因拟南芥中表达导致花和花器官发育异常

细胞分裂素对拟南芥（Arabidopsis thaliana）花分生组织细胞的分裂和分化具有重要作用。本研究利用APETALA1（AP1）特异启动子在花分生组织和第1、2轮花器官中表达细胞分裂素合成酶（isopentyl transferase,IPT）基因IPT4,研究细胞分裂素对花和花器官发育的影响。在pAP1∷IPT4转基因植株中出现了花密集和花器官数目增多等现象。原位杂交和GUS组织染色结果发现,在pAP1∷IPT4转基因植株中,花分生组织特征决定基因LEAFY（LFY）与花器官特征决定基因AP1、PISTILLATA（PI）和AGAMOUS（AG）的表达量均有不同程度的提高。研究结果表明在拟南芥中表达pAP1∷IPT4影响其花和花器官的正常发育。     

APETALA1启动子驱动AtlPT4在转基因拟南芥中表达导致花和花器官发育异常

细胞分裂素对拟南芥（Arabidopsis thaliana）花分生组织细胞的分裂和分化具有重要作用。本研究利用APETALA1（AP1）特异启动子在花分生组织和第1、2轮花器官中表达细胞分裂素合成酶（isopentyl transferase,IPT）基因IPT4,研究细胞分裂素对花和花器官发育的影响。在pAP1∷IPT4转基因植株中出现了花密集和花器官数目增多等现象。原位杂交和GUS组织染色结果发现,在pAP1∷IPT4转基因植株中,花分生组织特征决定基因LEAFY（LFY）与花器官特征决定基因AP1、PISTILLATA（PI）和AGAMOUS（AG）的表达量均有不同程度的提高。研究结果表明在拟南芥中表达pAP1∷IPT4影响其花和花器官的正常发育。     

文心兰25条miRNA前体序列特性及其表达分析

为了解文心兰miRNA的序列特性及其在不同组织部位中以及软腐病侵染过程中的表达规律,该研究对文心兰转录组及miRNA数据库中的25条miRNA前体(pre miRNA)序列和15条成熟体序列进行序列特性分析,并对25条pre miRNAs在文心兰不同组织部位及软腐病侵染的假鳞茎中的表达情况进行实时荧光定量分析。结果显示：（1）文心兰25条pre miRNAs序列可分为13个家族,其中包含15条成熟体序列。（2）Mfold二级结构预测显示,文心兰25条pre miRNAs的最小折叠自由能在-32.04~ -120.98 kal/mol之间,均可以形成典型、稳定的发夹结构。（3）序列比对分析发现,同一家族的前体与成熟体存在一个约20个碱基长度的保守区域,推测该区域可能为文心兰miRNA成熟体所在区域。其中,13个前体家族中,有10个家族的成熟体可以完全定位于其前体中。（4）实时荧光定量PCR结果显示,在文心兰不同组织部位中,miR159 unigene0037857、miR167 unigene0011236、miR167 unigene0002619、miR169 unigene0022341、miR172 unigene006514、miR396 unigene19032、miR398 unigene0009996、miR2950 unigene0006151、miR2950 unigene0006422等pre miRNAs在叶片中大量累积可能有利于其叶的形态建成;miR162 unigene0003615、miR162 unigene0013441、miR166 unigene0011870、miR168 unigene0009958等pre miRNAs同时在根和叶中均大量表达有利于其根和叶的发育;而miR171 unigene0045985、miR396 unigene0011179、miR396 unigene0011180在根和茎中的大量表达可能有利于其根和茎的发育。（5）在软腐病病菌侵染文心兰假鳞茎的过程中,miR159 unigene0037857、miR167 unigene0011236、miR396 unigene0011179、miR396 unigene0011180、miR396 unigene0019032、miR845 unigene0012489的表达总体呈下降趋势;miR162 unigene0040566、miR166 unigene0011870、miR168 unigene0009958、miR171 unigene0045985在软腐病菌液侵染4 h其表达量升高,之后表达量下调;miR162 unigene0003615、miR167 unigene0002619、miR168 unigene0047942、miR169 unigene0022341、miR845 unigene0012489在菌液侵染过程中其表达量呈现先下降后上升的趋势,并在侵染8 h后表达量达到最低。研究表明,文心兰pre miRNAs 13个家族不同成员在进化进程中具有高度保守性与特异性的结构特点,并可能广泛参与文心兰不同组织的生长发育及参与软腐病菌侵染的响应。     

拟南芥At5g01510和At5g49820基因人工microRNAs的构建与鉴定

以拟南芥内源MIR319a前体为骨架,构建沉默DUF647家族基因At5t01510和At5g49820表达的人工microRNAs,研究其对目的基因表达的抑制效果。利用WMD平台设计分别靶向At5g01510和At5g49820的amiRNAs序列,通过重叠PCR改造拟南芥MIR319a骨架序列,使其包含我们设计的特异amiRNAs序列。构建35S：：amiR-At5g0150和35S：：amiR-At5g49820融合基因,以农杆菌介导的花苞浸染法转化获得转基因拟南芥。RT-PCR分析表明,人工microRNAs能够显著抑制靶基因的表达,获得了抑制效果明显的转基因植株。本工作为进一步研究这两个基因的功能奠定了良好的基础。     

月季‘绿萼’花器官发育相关microRNA的鉴定及分析

利用高通量测序技术,构建了中国古老月季‘绿萼’(Rosa chinensis ‘Viridiflora’)和‘月月粉’(R.chinensis‘Old Blush’)花蕾期的microRNA(miRNA)文库,并对其进行了测序和序列分析。结果显示,在‘绿萼’文库中,鉴定到已知的miRNA成熟体39个,miRNA前体42个;预测到新的miRNA成熟体56个,前体57个。在‘月月粉’文库中,鉴定到已知RNA成熟体39个,已知miRNA前体40个;预测到新的miRNA成熟体53个,前体57个。与‘月月粉’相比,‘绿萼’中差异表达的miRNA有31个,其中17个上调、14个下调。荧光定量PCR实验结果表明,miR156、miR398和miR535在2种月季的花蕾期表达上调,而miR167、miR172和miR396表达下调。进一步检测miR172和miR156在2种月季不同花器官中的表达差异,发现miR172在‘绿萼’的花瓣、雌、雄蕊中表达显著下调,提示miR172可能通过负调控其靶基因RcAP2的表达,在‘绿萼’花器官发育过程中起重要作用。     

Involvement of miR169 in the nitrogen-starvation responses in Arabidopsis

Recent studies have revealed that microRNAs (miRNAs) regulate plant adaptive responses to nutrient deprivation. However, the functional significance of miRNAs in adaptive responses to nitrogen (N) limitation remains to be explored. The Arabidopsis miR169 was strongly down-regulated, whereas its targets, NFYA (Nuclear Factor Y, subunit A) family members, were strongly induced by nitrogen N starvation. Analysis of the expression of miR169 precursors showed that MIR169a was substantially down-regulated in both roots and shoots by N starvation. Accumulation of the NFYA family members was suppressed in transgenic Arabidopsis with constitutive expression of MIR169a. Transgenic Arabidopsis plants overexpressing MIR169a accumulated less N and were more sensitive to N stress than the wild type. N sensitivity of 35S::MIR169a might be attributable to impaired uptake systems. These results provide evidence that miRNAs have functional roles in helping plants to cope with fluctuations in N availability in the soil.     

A role for the miR396/GRF network in specification of organ type during flower development,as supported by ectopic expression of Populus trichocarpa miR396c in transgenic tobacco

The MIR396 family, composed of ath‐miR396a and ath‐miR396b in Arabidopsis, is conserved among plant species and is known to target the Growth‐Regulating Factor (GRF) gene family. ath‐miR396 overexpressors or grf mutants are characterised by small and narrow leaves and show embryogenic defects such as cotyledon fusion. Heterologous expression of ath‐miR396a has been reported in tobacco and resulted in reduction of the expression of three NtGRF genes. In this study, the precursor of the Populus trichocarpa ptc‐miR396c, with a mature sequence identical to ath‐miR396b, was expressed under control of the CaMV35S promoter in tobacco. Typical phenotypes of GRF down‐regulation were observed, including cotyledon fusion and lack of shoot apical meristem (SAM). At later stage of growth, transgenic plants had delayed development and altered specification of organ type during flower development. The third and fourth whorls of floral organs were modified into stigmatoid anthers and fasciated carpels, respectively. Several NtGRF genes containing a miR396 binding site were found to be down‐regulated, and the cleavage of their corresponding mRNA at the miR396 binding site was confirmed for two of them using RACE‐PCR analysis. The data obtained agree with the functional conservation of the miR396 family in plants and suggest a role for the miR396/GRF network in determination of floral organ specification.     

MIR166基因家族在陆生植物中的进化模式分析

MicroRNA（miRNA）是一类广泛存在于真核生物中的具有转录后水平调控功能的内源非编码小分子RNA。在植物中．miRNA通过对靶基因的剪切或沉默来实现对植物生命活动的调控,它是基因表达调控网络的重要组成部分。miR165／166（miR166）是陆生植物中最为古老的MIRNA家族之一,它通过对3型同源异域型-亮氨酸拉链（1id—ZIPⅢ）等靶标的调控,在植物的众多发育时期起着关键的调控作用。本文分析了MIR166基因在陆生植物中的进化关系,并对MIR166在基部陆生植物小立碗藓（Physcomitrella patens）中的复制及进化进行了研究。此外,HD—ZIPⅢ蛋白是植物中重要的一类转录因子,miR166对HD-ZIP Ⅲ基因的调控作用在陆地植物保守的存在,本文对HD—ZIP Ⅲ基因和miR166在进化中的相互作用进行了初步的探讨。