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(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 谷子 miRNA miRNA靶基因 降解組測(cè)序 Uncapped mRNA

【摘要】：microRNAs (miRNAs)是一類(lèi)長(zhǎng)度約為21個(gè)核苷酸的內(nèi)源單鏈非編碼RNA,在植物器官建成、生長(zhǎng)發(fā)育和逆境應(yīng)答等過(guò)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(duì)其靶基因和前體的剪切方式進(jìn)行分析,同時(shí)通過(guò)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(duì)谷子中miRNA進(jìn)行了鑒定。結(jié)果顯示,除了43個(gè)已知的miRNA,還發(fā)現(xiàn)了172個(gè)新的miRNA和2個(gè)mirtron miRNA。不同的miRNA家族有不同的組織表達(dá)模式,同一家族的不同成員也具有不同的組織表達(dá)模式,其中10個(gè)miRNA的組織表達(dá)模式通過(guò)stem-loop qRT-PCI得到了驗(yàn)證。另外,我們還對(duì)miRNA的靶基因進(jìn)行了預(yù)測(cè),找到了166個(gè)niRNA的共447個(gè)靶基因,GO富集分析顯示它們主要在代謝過(guò)程調(diào)控、基因表達(dá)調(diào)控和核酸結(jié)合蛋白三個(gè)方面有功能富集。5'RACE驗(yàn)證了其中4個(gè)靶基因。共線(xiàn)性分析發(fā)現(xiàn)谷子和高粱中存在69對(duì)有共線(xiàn)關(guān)系的前體,表明：miRNA在進(jìn)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(kù)并進(jìn)行測(cè)序。利用降解組數(shù)據(jù),一共鑒定了238個(gè)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(lèi)。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(shì)變化,GO富集分析顯示這一類(lèi)基因的功能主要富集于氧化還原酶活性,表明這一類(lèi)基因可能在谷子干旱脅迫條件下對(duì)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(guò)程中基因的降解水平變化顯著而表達(dá)水平不發(fā)生變化,所以只通過(guò)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)很難檢測(cè)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(lèi)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(dá)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(guò)氧化物酶等,表明Type-Ⅳ基因可能作為內(nèi)在的防御工具來(lái)抵御干旱脅迫。另外我們還發(fā)現(xiàn)11個(gè)編碼參與C4途徑相關(guān)酶的基因?yàn)楦珊得{迫響應(yīng)基因。我們選取根中表達(dá)量高的sit-miR396,對(duì)其功能進(jìn)行研究。結(jié)果異源表達(dá)sit-miR396的轉(zhuǎn)基因擬南芥葉片變小,葉片數(shù)目變多,根長(zhǎng)變短和株高變矮等。過(guò)表達(dá)sit-miR396的谷子株高變矮和根長(zhǎng)變短。生物信息學(xué)預(yù)測(cè)sit-miR396在谷子中有10個(gè)靶基因,功能注釋為生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子(GRF),其中7個(gè)能在降解組數(shù)據(jù)中檢測(cè)到。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)有6個(gè)GRFs在sit-miR396過(guò)表達(dá)谷子株系中的表達(dá)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(jī)制還需要進(jìn)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(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q943.2;S515
，

本文編號(hào)：1396569