發(fā)布時間：2018-01-08 09:31

  本文關(guān)鍵詞：谷子microRNAs及其靶基因的鑒定與功能分析　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：microRNAs (miRNAs)是一類長度約為21個核苷酸的內(nèi)源單鏈非編碼RNA,在植物器官建成、生長發(fā)育和逆境應(yīng)答等過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。谷子(Setaria italica)是一種重要的糧食作物和能源作物,抗旱性和節(jié)水性突出。本研究將在全基因組水平上挖掘和研究谷子的miRNA,并利用降解組數(shù)據(jù)對其靶基因和前體的剪切方式進行分析,同時通過分析PEG處理前后的降解組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),揭示谷子mRNA去帽降解途徑及其干旱應(yīng)答模式。基于本研究新產(chǎn)生的谷子幼苗地上部分和已發(fā)表的谷子根,葉和花組織的小RNA數(shù)據(jù),我們對谷子中miRNA進行了鑒定。結(jié)果顯示,除了43個已知的miRNA,還發(fā)現(xiàn)了172個新的miRNA和2個mirtron miRNA。不同的miRNA家族有不同的組織表達模式,同一家族的不同成員也具有不同的組織表達模式,其中10個miRNA的組織表達模式通過stem-loop qRT-PCI得到了驗證。另外,我們還對miRNA的靶基因進行了預(yù)測,找到了166個niRNA的共447個靶基因,GO富集分析顯示它們主要在代謝過程調(diào)控、基因表達調(diào)控和核酸結(jié)合蛋白三個方面有功能富集。5'RACE驗證了其中4個靶基因。共線性分析發(fā)現(xiàn)谷子和高粱中存在69對有共線關(guān)系的前體,表明：miRNA在進化上保守。為了鑒定谷子miRNA的靶基因和研究ncapped mRNA的干旱應(yīng)答模式,我們構(gòu)建了PEG處理前后的谷子幼苗地上部分的降解組文庫并進行測序。利用降解組數(shù)據(jù),一共鑒定了238個潛在的miRNA靶基因,發(fā)現(xiàn)miRNA成熟途徑不僅存在經(jīng)典的"loop-last"方式,還存在特殊的"loop-first"途徑。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),將RNA根據(jù)響應(yīng)干旱脅迫方式的不同分成4類。Type-Ⅰ基因在干旱脅迫后,轉(zhuǎn)錄本的合成和降解呈相同趨勢變化,GO富集分析顯示這一類基因的功能主要富集于氧化還原酶活性,表明這一類基因可能在谷子干旱脅迫條件下對清除ROS、維持氧化還原平衡方面具有重要作用。Type-Ⅱ基因由于其在干旱脅迫過程中基因的降解水平變化顯著而表達水平不發(fā)生變化,所以只通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)很難檢測到。大部分Type-Ⅱ基因編碼的蛋白為轉(zhuǎn)錄因子,如WRKYs, MYBs和NACs類轉(zhuǎn)錄因子。Type-Ⅳ基因在干早脅迫中降解水平不發(fā)生變化,而表達水平變化顯著。GO富集分析顯示Type-Ⅳ基因主要在催化作用相關(guān)term中有功能富集,如水解酶,異構(gòu)酶和過氧化物酶等,表明Type-Ⅳ基因可能作為內(nèi)在的防御工具來抵御干旱脅迫。另外我們還發(fā)現(xiàn)11個編碼參與C4途徑相關(guān)酶的基因為干旱脅迫響應(yīng)基因。我們選取根中表達量高的sit-miR396,對其功能進行研究。結(jié)果異源表達sit-miR396的轉(zhuǎn)基因擬南芥葉片變小,葉片數(shù)目變多,根長變短和株高變矮等。過表達sit-miR396的谷子株高變矮和根長變短。生物信息學(xué)預(yù)測sit-miR396在谷子中有10個靶基因,功能注釋為生長調(diào)節(jié)因子(GRF),其中7個能在降解組數(shù)據(jù)中檢測到。進一步分析發(fā)現(xiàn)有6個GRFs在sit-miR396過表達谷子株系中的表達量有不同程度的下降。sit-miR396的功能及參與調(diào)控谷子根發(fā)育的具體機制還需要進一步的研究。
[Abstract]:In order to identify the target gene of millet and to study the drought response pattern of ncapped mRNA , we have found that there are two new miRNA and two mirtron miRNA .

【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2;S515
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本文編號：1396569