水稻鎘脅迫應答相關microRNA的分離與功能研究.pdf

1、鎘(Cadmium，Cd)是主要的重金屬污染元素，水稻(Oryza sativa)是重要的糧食作物。Cd嚴重影響水稻的生長和產量，并危害人體健康。microRNA(miRNA)是一類新型的調控基因表達的小分子RNA，它對植物生長發(fā)育以及多種逆境脅迫響應的調節(jié)發(fā)揮著重要作用。研究miRNA在水稻重金屬Cd脅迫應答過程中的功能，將有助于加強對基因表達調控機制和植物重金屬耐性分子機理的理解，也可為通過小分子RNA的遺傳操作改良作物的抗逆性提供

2、新思路。
　　 本研究以粳稻中花11為材料，利用miRNA微陣列芯片和熒光定量PCR技術篩選、驗證得到了19個與Cd脅迫應答相關的miRNA。miR528在Cd脅迫下表達顯著上調，miR166、miR171、miR168、miR162、miR396、miR390、miR156、miR1432和miR444b.1等的表達則受到顯著抑制。
　　 對Cd脅迫下差異表達的miRNA的靶基因進行生物信息學預測，發(fā)現這些靶基因多為調

3、節(jié)性基因，包括調控下游基因表達的轉錄因子，參與信號轉導的蛋白激酶和鈣調素結合蛋白等。它們參與調控植物的生長發(fā)育、信號轉導以及多種脅迫反應。并從中選取三對miRNA及其靶基因：miR166/HD-Zip、miR390/RLK和miR168/AGO，檢測它們在Cd脅迫下的表達。發(fā)現在Cd處理3，6，12，24 h的不同時間點下，這三對miRNA/靶基因均基本呈現出相反的表達模式，這一結果驗證了miRNA對其靶基因的表達負調控。
　　

4、 對Cd脅迫下差異表達的miRNA基因啟動子區(qū)進行順式作用元件分析，發(fā)現與其它水稻miRNA相比，芯片篩選出來的Cd脅迫下差異表達的miRNA基因啟動子區(qū)，重金屬響應元件MRE的分布相對更為密集。并且，MRE的分布具有家族特異性，其主要分布于水稻miR166、miR156、miR169和miR171家族。暗示這幾個miRNA是Cd脅迫應答調控網絡中的重要成員，且圍繞miRNA可能形成的若干重金屬應答調控路徑。
　　 重點選取Cd

5、脅迫下差異表達的miR166進行了水稻中花11過量表達轉基因研究。結果表明在Cd脅迫下轉基因水稻與野生型相比，miR166過量表達的轉基因種子萌發(fā)時根的伸長和數目受抑程度較低，苗期植株生長相對健壯，其受脅迫毒害的程度也較低，表明過表達miR166可在一定程度上緩解Cd對水稻的毒害。過表達miR166減少了Cd在水稻植株地上部的積累。
　　 綜上，本實驗利用miRNA微陣列芯片技術篩選得到了一批與Cd脅迫應答相關的miRNA；并對