甘蓝型油菜株型调控相关miRNA的鉴定与分析

【作者】 陈丽； 鲁海琴； 陈磊； 傅廷栋； 沈金雄；

【机构】 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室/国家油菜工程技术研究中心；

【摘要】 microRNAs(miRNAs)是一类21-24nt的内源非编码小分子RNA,参与调控植物的发育、衰老、死亡及对各种逆境胁迫响应等。株型是一个重要的农艺性状,与作物的育种潜力、产量、收获方式息息相关。虽然参与调控作物株型的分子机理已有报道,但是油菜中miRNA参与株型调控的研究还不多。本课题组发现了一种棒状株型油菜突变体,其具有重大的育种潜力。以回交后代中矮秆紧凑株型油菜突变体(rodlike)和正常株型油菜(normal)为实验材料,对其茎顶端进行四个miRNA测序(两次生物学重复)和两个降解组测序,以期阐明miRNA调控株型的机理。小RNA测序共挖掘到925个MIR基因,表达分析发现17个miRNAs在两个材料中存在显著差异,并通过实时定量验证了miRNA的表达与测序结果一致。利用降解组测序鉴定到408个靶基因,并通过5′RACE验证了14个靶基因,证明降解组测序结果的可性靠。同时,挑选了4个差异miRNAs及其靶基因进行表达分析,发现miRNA与相应地靶基因呈负相关性,表明miRNA在茎顶端起作用。结合miRNA与靶基因功能分析发现营养元素/金属离子匮乏,能量供应不足,衰老/早熟机制,还有miR319/miR164调控的TCP转录因子参与的分生组织活动可能导致顶端分生组织的提前终止,从而影响株型。此外,通过转基因手段对miR319和靶基因TCP4进行分析,结果表明TCP4基因能抑制顶端的生长,导致顶端终止,说明miR319调控的TCP转录因子对植物株型的调控起重要作用。本研究拓宽了人们对株型调控分子机理的认识,为后续研究miRNA参与株型调控的作用机制提供了理论依据。更多还原