植物miRNAs介導種子成熟調控機制研究

《植物miRNAs介導種子成熟調控機制研究》是依託吉林大學，由邊少敏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植物miRNAs介導種子成熟調控機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：邊少敏
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

種子成熟是種子貯藏物質積累的階段，是決定種子質量和產量的關鍵時期。miRNA是調控基因表達的關鍵因子，然而目前關於miRNA調控種子成熟機制方面研究還鮮為報導。申請人前期工作闡釋了miRNA166介導PHB調控LEC2的種子成熟機制，並建立了一套篩選參與種子成熟調控miRNA的檢測體系。本項目將（1）以種子發育miRNA組學數據為參考，利用這套檢測體系對擬南芥中參與種子成熟調控的miRNAs進行系統的篩選和鑑定；（2）通過分子、遺傳、高通量測序以及生物信息學等技術手段鑑定miRNA介導的種子成熟調控途徑中的關鍵因子，闡釋miRNA調控種子成熟的作用機制；（3）整合多個miRNAs的調控途徑，構建miRNA調控種子成熟的網路；（4）以擬南芥中miRNAs調控種子成熟的機制為模式，探索大豆miRNAs調控種子成熟的作用機制。本項目的實施將對種子質量的改善和產量的提高具有重要的生物學意義和農業實踐意義。

結題摘要

種子成熟是種子貯藏物質積累的階段，是決定種子質量和產量的關鍵時期。miRNA是調控基因表達的關鍵因子，然而目前關於miRNA調控種子成熟機制方面研究還鮮為報導。我們前期工作闡釋了miRNA166介導PHB調控LEC2的種子成熟機制。本項目利用實驗室建立的檢測體系系統的對介導種子成熟調控的miRNAs進行了鑑定，發現miR156、miR160、miR393在抑制種子成熟過程中發揮著重要的作用。隨後利用高通量測序、分子與遺傳、生物信息學等手段對miR156、miR160、miR393抑制種子成熟的作用機理進行了研究。首先揭示了miR156的靶標基因SPL10過表達導致種子成熟過程在幼苗中異位發生，進一步研究發現LEC1、ABI3和FUS3基因啟動子區域具有SPL的結合位點，因此推測SPL10可能作為轉錄因子直接調控LEC1、ABI3和FUS3基因的表達，從而闡釋了miR156通過SPL10調控種子成熟的作用機理；同時該研究也表明miR160通過其靶標基因ARF17與ARF16、miR393通過其靶標基因AFB2在種子成熟調控過程中發揮著重要的作用。值得注意的是蛋白互作研究表明miR156的靶標SPL10與miR160的靶標ARF17可以發生相互作用，從而將miR156與miR160介導的種子成熟調控途徑聯繫在一起。不僅如此，miR156、miR160、miR166、miR393介導的調控途徑還共同作用於種子成熟主要調控因子LEC1、LEC2、ABI3、FUS3，從而構建了miRNAs介導種子成熟的調控網路。最後，以擬南芥中miRNAs調控種子成熟的機制為模式，探索了大豆miRNAs調控種子成熟的作用機制。該項目的研究結果表明miR166s在大豆中具有與擬南芥相似的作用機理，大豆miR166通過其靶標基因HB14-LIKE（HD-ZIPIII家族成員）調控大豆種子的成熟。除此外，AMMONIUM TRANSPORTER2-LIKE也可能作為miR166的靶標基因參與大豆種子成熟的調控過程。本項目在miRNA組的水平上全新的闡釋種子成熟調控機制，這不僅豐富我們對種子成熟作用機理的認識，為改良大豆種子品質和提高種子產量提供新思路，同時也為其它物種中展開miRNA調控種子成熟方面的研究提供理論與模式。目前在該項目的資助下已在國際期刊上發表論文7篇，其中SCI論文6篇。