【摘要】：microRNA(miRNA)是一類由內(nèi)源基因編碼的長(zhǎng)度為21-23nt的非編碼單鏈小RNA分子,在調(diào)控植物發(fā)育方面發(fā)揮著重要的作用。柑橘是世界第一大果樹,其童期長(zhǎng)、結(jié)果晚的特性嚴(yán)重影響了其經(jīng)濟(jì)效益和育種進(jìn)程。已有大量研究報(bào)道表明,microRNA 156(miR156)和microRNA 172(miR172)參與調(diào)控植物成花轉(zhuǎn)變。本研究前期通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,共在枳中獲得miR156家族3個(gè)成員,分別是PtmiR156a,PtmiR156b,PtmiR156c;以及miR172家族4個(gè)成員,分別是PtmiR172-03,PtmiR172-12,PtmiR172-36,PtmiR172-64。分別構(gòu)建超表達(dá)載體,轉(zhuǎn)化模式植物擬南芥和煙草并觀察表型,然后通過嫁接初步探究其在植物體內(nèi)的長(zhǎng)距離移動(dòng)性。主要研究結(jié)果如下:1.對(duì)PtmiRl56和PtmiR172基因家族成員的序列分析發(fā)現(xiàn):PtmiR156基因家族成員中PtmiR156b和PtmiR156c之間核心序列差異性較小,僅有首尾個(gè)別堿基的差異,而PtmiR156a的核心序列與之相比差異較大。PtmiR172基因家族成員間核心序列差異較小,僅有個(gè)別堿基的差異。miR156基因家族成員的核心序列在擬南芥,煙草,水稻和普通枳中差異性較小,側(cè)翼序列差異性大,多樣性高。miR172基因家族成員在這些種屬中的序列分析也得到同樣的發(fā)現(xiàn)。說明柑橘miR156和miR172基因家族成員保守性較高。2.在擬南芥和煙草中超表達(dá)PtmiR156和PtmiR172基因家族成員發(fā)現(xiàn):與野生型相比,PtmiR156轉(zhuǎn)基因擬南芥和煙草株系明顯晚花,出現(xiàn)葉型較圓,葉片較小,分枝增多,株型緊湊,果莢較短,種子敗育等表型;PtmiR172轉(zhuǎn)基因煙草株系明顯早花,葉片隨植株生長(zhǎng)發(fā)育逐漸狹長(zhǎng)。PtmiR172-12轉(zhuǎn)基因煙草株系中花朵表現(xiàn)為雌蕊柱頭伸長(zhǎng),花色較深;PtmiR172-64轉(zhuǎn)基因煙草株系均在第一代即出現(xiàn)較多分枝。說明PtmiR156延遲植物開花,延長(zhǎng)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期。PtmiR172促進(jìn)植物開花,且影響植物花器官發(fā)育。3.采用正反嫁接探究PtmiR156和PtmiR172基因家族成員的長(zhǎng)距離移動(dòng)性發(fā)現(xiàn):當(dāng)超表達(dá)PtmiR156b煙草做砧木時(shí),其野生型煙草接穗中可以檢測(cè)到成熟PtmiR156b的存在與表達(dá),其表達(dá)量明顯高于野生型,反向嫁接時(shí)仍可以得到同樣的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)超表達(dá)PtmiR172-12煙草作砧木時(shí),其野生型煙草接穗中可以檢測(cè)到成熟PtmiR172-12的存在與表達(dá),其表達(dá)量明顯高于野生型,反向亦是。初步推測(cè)成熟PtmiR156b和PtmiR172-12在植株內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)從上到下,從下到上的長(zhǎng)距離移動(dòng)。
【圖文】：

圖 1-1 調(diào)控?cái)M南芥開花時(shí)間的四條途徑(Mouradov et al 2002).Fig 1-1 The four flowering pathways of Arabidopsis(Mouradov et al 2002).隨著研究的發(fā)展，除了已有較多研究進(jìn)展的 FT（Kardailskyetal1962,Netal2015），F(xiàn)LC，CO 等基因在成花轉(zhuǎn)變中參與調(diào)控之外，miRNA 也被證與多種植物的開花時(shí)間和花器官發(fā)育的調(diào)控（李賀等 2015,Reinhartetal200通過特異結(jié)合于靶基因 mRNA 的 3 或 5 端的 miRNA 結(jié)合位點(diǎn)，在植物的途徑中承擔(dān)起重要的角色。如 miR164 在擬南芥中如果缺失，會(huì)導(dǎo)致擬南芥數(shù)量增加，萼片數(shù)增加，在花器官發(fā)育方面，表現(xiàn)為雄蕊數(shù)減少（Baker20052007）等。近年來研究不斷深入，許多學(xué)者又提出了年齡途徑這一開花調(diào)控植物的發(fā)育和代謝模式會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而發(fā)生改變的年齡途徑，隨著 miSPL（Wang et al 2009）介導(dǎo)植物開花調(diào)控而漸漸引起人們關(guān)注 。1.2.2 植物 miR156 和 miR172 參與的年齡途徑自然界生命體從幼年期到成年期，再到衰老和死亡，整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育和形

表達(dá) miR156 會(huì)延長(zhǎng)植物的幼年期，，出現(xiàn)葉片生長(zhǎng)加快，開花延遲等表型 (Wuand Poethig 2006)。miR156 是植物幼年期生長(zhǎng)主要調(diào)控因子，miR156 的靶基因是 SPLs 這類轉(zhuǎn)錄因子，通過結(jié)合到啟動(dòng)子的 SQUAMOSA 區(qū)域進(jìn)而促進(jìn)開花，隨著發(fā)育進(jìn)程其表達(dá)量逐漸升高（Guoetal2017,Liuetal2017,Xingetal2010）。miR172 隨著植物從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變，表達(dá)量逐漸升高。通過調(diào)控AP2-like 類基因表達(dá)來影響植物開花時(shí)間，花器官和生殖器官的形態(tài)和發(fā)育（Jung et al 2002）。在擬南芥中，miR172 超表達(dá)表現(xiàn)為早花表型（Mlotshwa etal2006），在水稻中過表達(dá) miR172 可以引起小穗缺失和花器官畸形，甚至敗育。miR156 和 miR172 在植物中的表達(dá)模式完全相反，但二者在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育轉(zhuǎn)變時(shí)的關(guān)系又密不可分。后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)，miR156 的靶基因 SPL 作用于多種途徑來調(diào)控植物開花時(shí)間和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的變化，其中 SPL9 這個(gè)靶基因作為橋梁使 miR156 調(diào)控 miR172 的表達(dá)（Wu et al 2009）。miR156-SPL9-miR172 形成一條調(diào)控開花的內(nèi)源性級(jí)聯(lián)調(diào)控途徑，這條途徑保證了植物在沒有收到外界溫度光照等信號(hào)的誘導(dǎo)下，仍然可以順利開花結(jié)果。圖 1-2 是 miR156 和 miR172參與擬南芥年齡途徑調(diào)控的表達(dá)模式圖。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S666

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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2 姚遠(yuǎn);王曉萍;;擬南芥開花相關(guān)的分子調(diào)控機(jī)制的研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年09期

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本文編號(hào)：2665745