水稻鎘脅迫應(yīng)答相關(guān)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(yán)重影響水稻的生長和產(chǎn)量，并危害人體健康。microRNA(miRNA)是一類新型的調(diào)控基因表達(dá)的小分子RNA，它對植物生長發(fā)育以及多種逆境脅迫響應(yīng)的調(diào)節(jié)發(fā)揮著重要作用。研究miRNA在水稻重金屬Cd脅迫應(yīng)答過程中的功能，將有助于加強對基因表達(dá)調(diào)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(shù)篩選、驗證得到了19個與Cd脅迫應(yīng)答相關(guān)的miRNA。miR528在Cd脅迫下表達(dá)顯著上調(diào)，miR166、miR171、miR168、miR162、miR396、miR390、miR156、miR1432和miR444b.1等的表達(dá)則受到顯著抑制。
　　 對Cd脅迫下差異表達(dá)的miRNA的靶基因進(jìn)行生物信息學(xué)預(yù)測，發(fā)現(xiàn)這些靶基因多為調(diào)

3、節(jié)性基因，包括調(diào)控下游基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的蛋白激酶和鈣調(diào)素結(jié)合蛋白等。它們參與調(diào)控植物的生長發(fā)育、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及多種脅迫反應(yīng)。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(dá)。發(fā)現(xiàn)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(xiàn)出相反的表達(dá)模式，這一結(jié)果驗證了miRNA對其靶基因的表達(dá)負(fù)調(diào)控。
　　

4、 對Cd脅迫下差異表達(dá)的miRNA基因啟動子區(qū)進(jìn)行順式作用元件分析，發(fā)現(xiàn)與其它水稻miRNA相比，芯片篩選出來的Cd脅迫下差異表達(dá)的miRNA基因啟動子區(qū)，重金屬響應(yīng)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(yīng)答調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的重要成員，且圍繞miRNA可能形成的若干重金屬應(yīng)答調(diào)控路徑。
　　 重點選取Cd

5、脅迫下差異表達(dá)的miR166進(jìn)行了水稻中花11過量表達(dá)轉(zhuǎn)基因研究。結(jié)果表明在Cd脅迫下轉(zhuǎn)基因水稻與野生型相比，miR166過量表達(dá)的轉(zhuǎn)基因種子萌發(fā)時根的伸長和數(shù)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(dá)miR166可在一定程度上緩解Cd對水稻的毒害。過表達(dá)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(shù)篩選得到了一批與Cd脅迫應(yīng)答相關(guān)的miRNA；并對