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。     

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。     

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。     

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.     

植物对盐胁迫应答的转录因子及其生物学特性

逆境胁迫会激活植物的转录因子,转录因子结合到应答基因的顺式作用元件后可以启动应答基因的表达,调控并减轻逆境胁迫对植物的伤害,因而转录调控在植物对逆境胁迫的应答反应中具有重要的作用。本文对盐胁迫下参与植物应答反应的转录因子及其生物学特性进行了综述,并对这些转录因子在植物耐盐基因工程中的应用前景作出了展望。     

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。     

miRNA在植物响应高温胁迫中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类由20-24个核苷酸组成的小的非编码RNA,通常通过序列互补降解或抑制其靶标基因转录后的翻译过程,从而在转录后水平上调控基因的表达。miRNA在植物基因组中普遍存在,作为一类重要的调节因子参与到植物的生长发育与逆境响应中。目前,已有研究表明高温除了诱导植物编码基因表达发生改变之外,一些非编码RNA的表达也发生了显著改变,其中miRNA作为重要的非编码RNA,参与了植物的高温胁迫响应。对植物miRNA的合成途径,作用机制以及主要功能进行了扼要阐述,重点阐述了高温胁迫下植物miRNA的作用机制,旨在为mi RNA在植物抵抗高温胁迫中的研究与应用提供新的思路。     

植物逆境胁迫相关miRNA研究进展

MicroRNAs(mi RNAs)是一类内源性小分子的非编码RNA,它通过对其靶基因mRNA的降解或抑制翻译来调控基因表达,进而参与调控植物相关生理活动。在逆境胁迫下,植物中的一些miRNA通过迅速表达并作用于某些与逆境相关的基因,以启动植物的某些抗逆信号系统,进而提高植物对不良环境的适应能力。就miRNA的产生、作用方式、研究方法及其在植物在逆境胁迫中的抗逆作用机制研究进行了综述,并对植物miRNA的研究发展趋势进行了展望。     

小黑杨HD-Zip转录因子家族生物信息学及应答盐胁迫分析

HD-Zip转录因子基因是植物中特有的一类蛋白家族,在植物生长发育和逆境应答胁迫过程中发挥重要作用。HD-Zip转录因子基因是由高度保守的同源异型结构域（HD）和亮氨酸拉链域（LZ）结构域构成的特殊结构模型。杨树HD-Zip转录因子家族共有63个基因,可被分为HD-ZipⅠ、HD-ZipⅡ、HD-ZipⅢ和HD-ZipⅣ四个亚家族。本文利用RNA-Seq分析了盐胁迫条件下HD-Zip基因家族在小黑杨根、茎、叶等不同组织的基因表达差异,从转录组水平揭示其应答胁迫环境的分子机制,结果表明,盐胁迫下在叶中有25个HD-Zip基因下调表达,21个基因上调表达;茎中有42个基因下调表达,11个基因上调表达;根中有26个基因下调表达,24个基因上调表达。另外,本文根据拟南芥HD-Zip转录因子家族基因的已知功能,预测了杨树HD-Zip转录因子同源基因的功能,并利用生物信息学方法分析了杨树HD-Zip转录因子蛋白序列的保守结构域、氨基酸组成和理化性质等,为进一步研究杨树HD-Zip转录因子基因功能提供参考。     

Genome-wide identification of cold-responsive and new microRNAs in Populus tomentosa by high-throughput sequencing

MicroRNAs (miRNAs) are small, non-coding RNAs that regulate the expression of target mRNAs in plant growth, development, abiotic stress responses, and pathogen responses. Cold stress is one of the most common abiotic factors affecting plants, and it adversely affects plant growth, development, and spatial distribution. To understand the roles of miRNAs under cold stress in Populus tomentosa, we constructed two small RNA libraries from plantlets treated or not with cold conditions (4 °C for 8 h). High-throughput sequencing of the two libraries identified 144 conserved miRNAs belonging to 33 miRNA families and 29 new miRNAs (as well as their corresponding miRNA¹s) belonging to 23 miRNA families. Differential expression analysis showed that 21 miRNAs were down-regulated and nine miRNAs were up-regulated in response to cold stress. Among them, 19 cold-responsive miRNAs, two new miRNAs and their corresponding miRNA¹s were validated by qRT-PCR. A total of 101 target genes of the new miRNAs were predicted using a bioinformatics approach. These target genes are involved in growth and resistance to various stresses. The results demonstrated that Populus miRNAs play critical roles in the cold stress response.     

microRNA参与植物次生代谢与非生物胁迫的调控

微RNA(microRNA,miRNA)为广泛存在于真核生物中的约16 ～ 29个核苷酸长度的内源非编码单链RNA分子,在植物中参与细胞增殖、分化、代谢、器官形成以及抵御盐、温度、干旱、重金属胁迫等方面的调节.植物miRNA主要通过对靶基因降解或抑制靶基因的表达,影响植物的生长发育.目前对miRNA的产生与调控方式的研...     

Expression profiles of precursor and mature microRNAs under dehydration and high salinity shock in Populus euphratica

MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that play vital roles in plant abiotic stress responses via cleavage or translational inhibition of their target mRNAs. Populus euphratica is a typical stress-resistant sessile organism that grows in desert areas. Here, we identified sequences of 12 miRNA precursors from 11 families and 13 mature miRNAs from 12 families by PCR amplification in P. euphratica. To detect expression differences in mature miRNAs and their precursors under dehydration and high salinity shock in P. euphratica, we examined 14 miRNA precursors from 13 miRNA families and 17 mature miRNAs from 17 miRNA families using the SYBR Green RT–PCR assay. This is the first report of expression profiles for both precursor and mature miRNAs in P. euphratica. By profiling both the mature miRNAs and the precursors under abiotic stress shock, it was possible to identify miRNA whose processing is regulated during stress shock environments. A majority of the genes predicted to be targets for plant miRNAs are involved in development, stress resistance and metabolic processes. We have cloned and experimentally identified in vivo five of the predicted target genes and quantified the five target mRNAs from the same RNA sample simultaneously. Based on this study, we propose some regulatory pathways that illustrate the important role that miRNAs play in response to abiotic stress shock in P. euphratica.     

Role of miRNAs and siRNAs in biotic and abiotic stress responses of plants

Small, non-coding RNAs are a distinct class of regulatory RNAs in plants and animals that control a variety of biological processes. In plants, several classes of small RNAs with specific sizes and dedicated functions have evolved through a series of pathways. The major classes of small RNAs include microRNAs (miRNAs) and small interfering RNAs (siRNAs), which differ in their biogenesis. miRNAs control the expression of cognate target genes by binding to reverse complementary sequences, resulting in cleavage or translational inhibition of the target RNAs. siRNAs have a similar structure, function, and biogenesis as miRNAs but are derived from long double-stranded RNAs and can often direct DNA methylation at target sequences. Besides their roles in growth and development and maintenance of genome integrity, small RNAs are also important components in plant stress responses. One way in which plants respond to environmental stress is by modifying their gene expression through the activity of small RNAs. Thus, understanding how small RNAs regulate gene expression will enable researchers to explore the role of small RNAs in biotic and abiotic stress responses. This review focuses on the regulatory roles of plant small RNAs in the adaptive response to stresses. This article is part of a Special Issue entitled: Plant gene regulation in response to abiotic stress.