玉米抗紋枯病相關miRNA的克隆及其功能分析

《玉米抗紋枯病相關miRNA的克隆及其功能分析》是沈亞歐為項目負責人，四川農業大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：玉米抗紋枯病相關miRNA的克隆及其功能分析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：沈亞歐
• 依託單位：四川農業大學

項目摘要

玉米紋枯病是一種土傳性真菌病害，近年來該病蔓延速度加快，發生面積不斷擴大，危害日趨嚴重，逐漸成為我國玉米產區的主要病害，嚴重影響玉米產量和品質性狀的提高。包括病害在內的逆境脅迫是作物生長和產量提高的重要限制性因素之一，大量研究正試圖揭示這一複雜的生物學機制。miRNA作為小分子RNA(Small RNA)中的一個重要類群，同時作為新層次的基因表達調控因子越來越引起人們的關注。本項目在前期研究的基礎上，利用Real-time PCR 和組織原位雜交技術對分離篩選的16條miRNAs分子進行抗病功能表達分析；利用miRNAs靶基因生物信息學預測軟體和RACE克隆技術，鑑定並克隆獲得miRNAs的靶基因，並利用螢光素酶報告基因檢測系統對靶基因進行功能驗證；從而鑑定在玉米抗真菌病害脅迫過程中起關鍵作用的miRNA，為闡明玉米抗紋枯病基因調控的分子機理奠定基礎。

結題摘要

miRNA是一類內源性的、21~25鹼基長度的小分子非編碼RNA，它通過指導剪下或者抑制翻譯等方式調節植物基因的表達，參與調控植物生長發育和逆境脅迫回響等各個方面。因此，篩選重要抗病相關玉米miRNA及其靶基因並鑑定其功能，深入研究候選miRNA及其靶基因在抗病基因表達調控過程中的作用是必須的，更是緊迫的。本項目選取耐紋枯病玉米自交系R15和高感紋枯病玉米自交系掖478為材料，利用Solexa深度測序與生物信息學手段分析，篩選獲得大量玉米紋枯病脅迫相關miRNA，結合miRNA原位雜交、miRNA螢光定量和半定量等方法對重要抗紋枯病相關miRNA及其靶基因進行表達檢測，取得的主要成果如下：共獲得39個新miRNA，分屬於33個miRNA家族，其中處理中特有新miRNA為5個，對照中特有新miRNA為15個，處理和對照中共有且發生差異表達的新miRNA共15個，處理和對照中共有但無明顯差異表達的新miRNA共4個；獲得147個已知miRNA，分屬於25個miRNA家族，其中發生顯著或極顯著差異表達的已知miRNA共41個，發生顯著差異表達的成熟miRNA有4個，極顯著差異上調錶達的miRNA為2個，極顯著差異下調錶達的miRNA共35個。候選miRNA的靶基因在兩材料R15和掖478中的表達檢測結果表明，其靶向作用的AGO1蛋白、GRAS轉錄因子、泛素水解酶、TCP轉錄因子、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、漆酶、ARF激素回響因子1/2、谷胱甘肽硫轉移酶、MFS藥物轉運蛋白、轉運蛋白和CCAAT轉錄因子等均能在兩材料接菌後處理中被檢測，並且表達差異較大。從總體水平來看，受下調錶達miRNA調控的靶基因在兩個材料接菌後不同時間段中其表達量呈上調趨勢，且在脅迫後24 h增至最高，而受上調錶達miRNA調控的部分靶基因在兩個材料接菌後不同時間段中其表達量有下降趨勢。 通過本項目的資助，已發表SCI收錄論文論文4篇，累計影響因子11.7，中文重要核心期刊論文6篇，一般國際期刊1篇；申報國家發明專利1項，實用新型專利2項；培養博士研究生1名，碩士研究生2名。