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mir397调控植物生长发育和胁迫响应的分子机制

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植物遗传资源学报 2021年第3期22卷 583-592页

作者：袁慧曾超珍董旭杰严明理刘志祥中南林业科技大学生命科学与技术学院/林业生物技术湖南省重点实验室长沙410004 湖南农业大学园艺园林学院/湖南省作物种质创新与资源利用重点实验室─省部共建国家重点实验室培育基地长沙410128 湖南科技大学生命科学学院/经济作物遗传改良与综合利用湖南省重点实验室湘潭411201

mir397是植物中保守的mirNA之一,在不同植物中mir397家族大多由1~3个成员组成。通过调控漆酶基因等mir397广泛参与调控植物生长发育和胁迫响应,从而影响植物种子产量、果实品质等重要经济性状。因此,mir397作为分子育种的重要靶标在植... 详细信息

mir397是植物中保守的mirNA之一,在不同植物中mir397家族大多由1~3个成员组成。通过调控漆酶基因等mir397广泛参与调控植物生长发育和胁迫响应,从而影响植物种子产量、果实品质等重要经济性状。因此,mir397作为分子育种的重要靶标在植物遗传改良中具有很大的应用潜力。本文对mir397在植物中的分布、mir397靶基因的鉴定、mir397调控植物生长发育和胁迫应答的分子机制进行了评述,并提出了仍有待解决的问题,以期为mir397在植物遗传改良中的应用提供参考。

关键词： mir397 靶基因漆酶木质素胁迫响应生长发育

龙眼mir397家族成员分子特性及其在体胚发生早期的表达分析

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果树学报 2019年第5期36卷 567-577页

作者：徐小萍廖琪陈旭陈晓慧林玉玲赖钟雄福建农林大学亚热带果树研究所福州350002

【目的】探讨龙眼mir397家族成员的分子特性及其在龙眼体胚发生早期的表达模式。【方法】以‘红核子’龙眼胚性愈伤组织为材料,通过对龙眼mir397前体序列二级结构分析、进化树构建、靶基因预测与裂解位点验证、以及龙眼mir397a在龙眼体... 详细信息

【目的】探讨龙眼mir397家族成员的分子特性及其在龙眼体胚发生早期的表达模式。【方法】以‘红核子’龙眼胚性愈伤组织为材料,通过对龙眼mir397前体序列二级结构分析、进化树构建、靶基因预测与裂解位点验证、以及龙眼mir397a在龙眼体胚发育早期和不同激素浓度处理下的表达规律进行分析。【结果】龙眼mir397前体序列5端臂上可生成两个序列高度重合的成熟体序列dlo-mir397a和dlo-mir397,二者仅有5端两个碱基TC之间的差异,前体能形成稳定的茎环结构;进化树分析发现龙眼mir397前体与桃、可可、脐橙等亲缘关系较近,处于同一分支,龙眼mir397与拟南芥、甜橙、葡萄等亲缘关系较近,处于较为保守的同一分支,mir397家族成员较前体序列在进化上更为保守。靶基因预测表明龙眼mir397家族主要靶向调控漆酶基因家族和一条姐妹染色单体粘连蛋白(dlo_039206.1)。裂解位点验证发现靶基因姐妹染色单体粘连蛋白的裂解位点,但位于预测区间外。mir397a在体胚发生过程中对于靶基因姐妹染色单体粘连蛋白的调控模式在0～3 d较为一致,均为下调表达,6～12 d为显著上调表达,且二者呈典型的负调控关系。龙眼mir397a在不同浓度2,4-D与GA3激素处理下均出现下调表达趋势,而靶基因姐妹染色单体粘连蛋白则在激素处理下的表达趋势并不明显,可能由于靶向裂解位点在预测区外所致。【结论】龙眼mir397a可能在龙眼体胚发生早期的6～12 d,通过靶向调控姐妹染色单体粘连蛋白影响龙眼体胚发生早期形态建成。龙眼mir397家族在进化上较为保守,其靶基因主要靶向调控龙眼漆酶家族和姐妹染色单体粘连蛋白。龙眼mir397a在不同浓度2,4-D与GA3激素处理下均出现下调表达趋势,表明其在龙眼体胚发生早期可能通过激素信号传导参与龙眼体胚发生早期形态建成。

关键词：龙眼 mir397 体细胞胚胎发生靶基因实时荧光定量PCR

棉花mir397-LAC4模块调控棉铃虫抗性研究

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西北植物学报 2022年第10期42卷 1629-1636页

作者：王志安魏太平罗晓丽肖娟丽刘圆张安红山西农业大学棉花研究所山西运城044000 中国科学院微生物研究所植物基因组国家重点实验室北京100101

mirNA(microRNA)通过调控其靶标基因在植物的生长、发育和抗逆过程中扮演着重要的角色。该研究采用分子生物学和生物化学等方法,探讨棉花mir397-LAC 4参与植株木质素生物合成和对棉铃虫抗性响应机制。结果发现:(1)棉花mir397(ghr-mir397... 详细信息

mirNA(microRNA)通过调控其靶标基因在植物的生长、发育和抗逆过程中扮演着重要的角色。该研究采用分子生物学和生物化学等方法,探讨棉花mir397-LAC 4参与植株木质素生物合成和对棉铃虫抗性响应机制。结果发现:(1)棉花mir397(ghr-mir397)在转录后调控漆酶基因(GhLAC 4)的表达,GhLAC 4属于蓝铜氧化酶家族,通过调控木质素合成,抵御棉铃虫入侵棉花。(2)GUS报告基因融合表达和酶活性测定表明,ghr-mir397在转录后切割靶标基因GhLAC 4抑制其表达。(3)利用VIGS(virus induced gene silencing)技术在棉花中沉默和过表达ghr-mir397,棉铃虫抗性检测分析表明,沉默mir397表达会增加棉花对棉铃虫的抗性,但过表达ghr-mir397则会降低棉花的抗性。(4)选择性和非选择性棉铃虫实验分析、组织化学染色和木质素含量测定表明,沉默GhLAC 4表达会减少木质素的积累,增加棉花对棉铃虫的敏感性。研究表明,ghr-mir397-GhLAC 4模块共同微调棉花木质素合成来参与棉花抗虫性调控,同时也为棉花抗虫育种提供了新思路。

关键词： mir397 GhLAC4 木质素棉铃虫

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植物mir397及其靶基因调控的研究进展

分子植物育种 2022年

作者：吴鹏王丽郭茜茜范明玉丁楚琦齐齐哈尔大学生命科学与农林学院抗性基因工程与寒地生物多样性保护黑龙江省重点实验室

mir397是高度保守的mirNA之一，大多有1-3个成员组成，作为一种重要的调控因子，在植物基因组中普遍存在，并且广泛参与了植物的细胞和生理过程。在PmirEN数据库和mirBase数据库已收录了不同植物的mir397家族，目前已有研究表明mir397... 详细信息

mir397是高度保守的mirNA之一，大多有1-3个成员组成，作为一种重要的调控因子，在植物基因组中普遍存在，并且广泛参与了植物的细胞和生理过程。在PmirEN数据库和mirBase数据库已收录了不同植物的mir397家族，目前已有研究表明mir397会与特定的靶基因结合参与植物六大器官的生长过程，且参与植物的胁迫响应，进而影响不同物种的产量。本研究综述了植物mir397同源性、二级结构预测、靶基因预测以及靶基因的调控功能，以期了解其进化机制并清晰地阐明mir397在各属植物生长过程中扮演的重要角色，并指出近年来mir397在植物研究中的各种问题并对其未来发展情况提出展望，为进一步研究mir397的生物学功能提供参考。

关键词： mir397 生物信息学靶基因非生物胁迫生物胁迫

基于mirNA的芥菜SSR标记开发及mir397功能的初步研究

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基于miRNA的芥菜SSR标记开发及miR397功能的初步研究

作者：袁慧中南林业科技大学

学位级别：硕士

芥菜（Brassicajuncea）为十字花科芸薹属植物,是世界各地广泛种植的重要油料作物和蔬菜作物,具有富集多种重金属的特性。微RNA（mirNA）是真核生物中普遍存在的一类小分子非编码RNA,在植物生长发育和逆境胁迫响应中具有重要的调控作用... 详细信息

芥菜（Brassicajuncea）为十字花科芸薹属植物,是世界各地广泛种植的重要油料作物和蔬菜作物,具有富集多种重金属的特性。微RNA（mirNA）是真核生物中普遍存在的一类小分子非编码RNA,在植物生长发育和逆境胁迫响应中具有重要的调控作用。本研究基于芥菜mirNA序列数据开发了芥菜mirNA-SSR标记,对mir397进行了分子进化分析、表达分析和靶基因全基因组分析,并构建了 mir397过表达载体转化拟南芥。主要研究结果如下:（1）芥菜mirNA-SSR标记开发。利用MISA程序对芥菜mirNA序列和转录组序列进行SSR位点搜索,在芥菜的pri-mirNA和pre-mirNA中分别发现了279个、11个SSR位点,在115228条Unigene中发现了 32987个SSR位点。这些SSR都以单核苷酸重复为主,SSR长度均介于12～19bp之间。利用Primer3.0程序开发SSR引物30513对,从中随机选取26对进行验证,其中6对在11个芥菜品种中具有多态性。上述结果说明,基于mirNA序列开发SSR分子标记是开发芥菜SSR标记的有效途径。（2）芥菜mir397生物信息学与表达特性分析。从mirBase数据库中下载来自68种植物中共143条mir397序列,对其进行多序列比对,构建系统进化树并绘制成熟序列保守性Logo图。结果表明,芥菜mir397在进化上与拟南芥mir397同源关系较近,且成熟序列中的大多数碱基非常保守。psRNATarget软件预测结果显示mir397靶基因主要为漆酶基因。芥菜mir397启动子区中发现存在脱落酸、水杨酸、甲基茉莉酸以及厌氧诱导、节律调控等作用元件。qRT-PCR结果表明在芥菜幼苗根系中mir397表达量高于叶片中的表达量,Cd处理条件下mir397表达水平显著上升,说明mir397参与了芥菜对镉胁迫的响应。（3）芥菜mir397靶基因LAC基因的全基因组分析。将拟南芥LAC基因家族与芥菜转录本数据进行BlastP比对,并结合蛋白质结构域分析鉴定出芥菜57个LAC基因,理化性质分析结果表明大多为亲水性的稳定碱性蛋白,其分子量平均为66.94 kD,系统进化树分析表明可将这些基因聚类为7个亚家族。芥菜LAC蛋白定位于细胞质膜和各种细胞器膜上。利用MEME程序对蛋白保守基序分析发现,芥菜LAC蛋白家族中基本含有1～19基序;GSDS分析表明芥菜LAC基因中的内含子数量为4～15个不等。芥菜LAC启动子区域中含有多个与植物生长发育和逆境胁迫响应相关的ABRE、ARE和ERE等顺式作用元件。（4）芥菜mir397基因过表达载体构建及其转化拟南芥。构建芥菜mir397过表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥。通过潮霉素抗性筛选以及PCR分子检测得到转基因植株,经自交传代获得纯合过表达株系。结果表明,过表达mir397的拟南芥的长势（根长和果荚数量）优于野生型;在一定镉浓度范围内,过表达mir397植株可提高拟南芥对镉的耐受性。上述研究结果为进一步揭示芥菜mir397功能奠定了基础。

关键词：芥菜 mirNA-SSR标记 mir397 漆酶过表达载体

过表达mir397对芥菜镉耐受性的影响研究

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过表达miR397对芥菜镉耐受性的影响研究

作者：彭婷钰中南林业科技大学

学位级别：硕士

土壤镉(cadmium,Cd)污染是广受关注的环境问题之一,植物修复是治理土壤Cd污染的有效途径。芥菜(Brassica juncea)具有富集多种重金属能力,在土壤Cd污染的修复中具有很好的应用潜力。mir397是植物中高度保守的mirNA,在调控植物对各种逆... 详细信息

土壤镉(cadmium,Cd)污染是广受关注的环境问题之一,植物修复是治理土壤Cd污染的有效途径。芥菜(Brassica juncea)具有富集多种重金属能力,在土壤Cd污染的修复中具有很好的应用潜力。mir397是植物中高度保守的mirNA,在调控植物对各种逆境胁迫尤其是重金属胁迫的响应中发挥重要作用。然而,mir397在芥菜响应Cd胁迫中的调控作用目前并不清楚。本文研究了过表达mir397对芥菜Cd耐受性的影响及其作用机制。研究内容如下:以下胚轴为外植体,采用农杆菌介导法转化芥菜,经预培养、共培养、分化培养、生根培养、炼苗移栽获得再生植株,经PCR检测筛选获得过表达mir397的转基因阳性植株。分析了Cd胁迫下过表达mir397对芥菜生物量、Cd含量与转运系数、叶片细胞活性、Cd元素的亚细胞分布、木质素含量的影响。结果显示:Cd胁迫下,转基因芥菜的生物量、地上部Cd含量、Cd转运系数以及叶片细胞活性高于野生型芥菜,地下部Cd含量和木质素含量低于野生型芥菜。转基因芥菜根系中液泡和细胞质组分中的Cd含量显著高于野生型芥菜,但细胞器和细胞壁组分中的Cd含量却显著低于野生型芥菜。这些结果说明mir397在芥菜响应Cd胁迫中具有重要的作用。采用高通量测序分析了过表达mir397对Cd胁迫下芥菜根系基因表达谱的影响。Cd胁迫下,野生型与过表达mir397芥菜相比,共检测到1045个差异表达基因(DEGs),其中473个上调,572个下调。对其进行GO和KEGG富集分析,GO注释结果显示DEGs主要富集在过氧化氢分解代谢过程、氧化应激响应、细胞壁组织等通路。KEGG结果显示DEGs主要富集在苯丙烷生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、硫代葡萄糖苷生物合成等通路。并且还发现部分漆酶(Laccase,LAC)基因参与了过表达mir397芥菜响应Cd胁迫的调控作用,可能是通过降低LAC靶基因的表达从而调控LAC介导的木质素生物合成过程去影响芥菜Cd耐受性。

关键词：芥菜镉胁迫遗传转化 mir397 转录组学

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毛竹漆酶基因PeLAC的克隆与表达分析

植物科学学报 2017年第2期35卷 252-259页

作者：李利超孙化雨娄永峰杨意宏赵韩生高志民国际竹藤中心国家林业局竹藤科学与技术重点开放实验室北京100102

漆酶(LAC)对植物生长发育具有重要作用。本研究以毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)Lehaie)为实验材料,克隆获得毛竹漆酶基因PeLAC的cDNA和基因组序列,长度分别为1692 bp和2785 bp。该基因包含5个内含子和6个外显子;PeLAC蛋白编码563个... 详细信息

漆酶(LAC)对植物生长发育具有重要作用。本研究以毛竹(Phyllostachys edulis(Carr.)Lehaie)为实验材料,克隆获得毛竹漆酶基因PeLAC的cDNA和基因组序列,长度分别为1692 bp和2785 bp。该基因包含5个内含子和6个外显子;PeLAC蛋白编码563个氨基酸,推测的分子质量和等电点分别为62.3 k D和9.056。系统进化分析表明,PeLAC与其它植物的漆酶具有较高的一致性。经预测PeLAC基因编码序列中含有mir397的靶点,利用RLM-5'RACE技术证明mir397对PeLAC能够准确切割,位点位于靶序列的第10~11位碱基之间。组织特异性分析表明,PeLAC基因在茎中表达丰度最高,根中次之,叶鞘中较少,叶片中几乎未检测到表达;随着笋高度的增加,PeLAC表达丰度上升,生长至15 cm时达到最大值,30 cm时又有所下降;而mir397的表达与PeLAC相反。本研究同时克隆了PeLAC基因上游启动子序列PeLACp,其包含ABRE、MBS等多种与逆境胁迫相关的响应元件。利用ABA(100μmol/L)和NaCl(400 mmol/L)溶液处理可明显诱导PeLAC在毛竹根中表达,而GA3(100μmol/L)处理则对其表达具有抑制作用。

关键词：毛竹漆酶基因 mir397 表达分析