植物中small RNA介導的基因調控網路的構建

《植物中small RNA介導的基因調控網路的構建》是依託杭州師範大學，由孟一君擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：植物中small RNA介導的基因調控網路的構建
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孟一君
• 依託單位：杭州師範大學

項目摘要

近10年的轉錄組學研究使人們對小RNA分子有了深刻認識。藉助高通量測序，數以千萬計的small RNAs（sRNAs）被克隆，包括microRNAs（miRNAs）、nat-siRNAs、ta-siRNAs等。但是大多數內源siRNAs仍未被定義，更不清楚它們的功能。植物sRNAs通過對靶mRNAs的切割或對靶DNA序列的修飾來達到基因表達調控的目的。針對切割調控的研究，植物降解組測序數據十分有用。但目前尚無對除了miRNAs以外的其它sRNAs與靶基因調控關係的系統研究。為了推進植物sRNA調控機理和功能的探索，本研究主要內容確定為：基於sRNA高通量測序數據進行組織特異sRNAs搜尋以及全面的miRNA*s鑑定；基於降解組測序數據，篩選得到受miRNAs、miRNA*s或其它sRNAs調控的靶基因，基於以上調控關係構建植物中sRNAs介導的基因調控網路，進一步分析子網路的生物學功能。

結題摘要

藉助高通量測序技術，數以百萬計的植物small RNA（sRNA）被克隆，包括microRNA（miRNA）、natural antisense small interfering RNA（nat-siRNA）、trans-acting small interfering RNA（ta-siRNA）等。這些sRNA在植物基因表達調控方面起重要作用，並在植物生長發育過程的各個環節中扮演著重要角色。但迄今為止，植物中仍有大量內源sRNA未被定義，人們更不清楚它們的具體生物學功能。在本研究中，我們基於高通量測序數據，利用生物信息學分析方法，緊密圍繞“植物中small RNA 介導的基因調控網路的構建”這一立項主題，主要開展並已完成了以下研究工作：（1）sRNA新類型的發現（reverse complementary miRNA、mirtron、產生自long non-coding RNA並依賴於DCL1的sRNA、具有長“stem”的miRNA前體編碼除miRNA成熟體以外的其它sRNA）以及對目前已注釋miRNA基因可靠性的分析；（2）miRNA新作用模式的探索（通過與intron中互補位點的結合實現對mRNA前體的調控、target mimics的系統挖掘）；（3）miRNA、miRNA*及其它類型sRNA的器官/生長發育階段特異表達模式的分析及相關調控網路的構建。基於RNA-PET（paired end tag sequencing of RNA）測序技術，我們期望通過實驗對模式植物擬南芥、水稻的pri-miRNA（primary microRNA）的5’和3’邊界進行大規模鑑定，為進一步研究植物miRNA基因結構（包括promoter區域）奠定基礎。以上工作中的部分成果已發表在Plant Physiology、New Phytologist、Journal of Experimental Botany、RNA Biology、Briefings in Bioinformatics、BMC Genomics等SCI期刊上，累計17篇。上述研究成果，為我們進一步深入揭示植物中miRNA新的調控機制、探索發現新的sRNA類群打下堅實基礎，為後續實驗設計提供了有價值的參考依據，進而為徹底闡明小分子RNA在植物生長發育、脅迫回響、進化適應等生物學過程中的重要作用做出了貢獻。