Os-miR408的表達(dá)模式及其在水稻種子發(fā)育中的功能.pdf

1、MicroRNAs(簡(jiǎn)稱miRNAs)是一類非編碼的長(zhǎng)約22個(gè)堿基的RNA分子，它們通過(guò)對(duì)mRNA降解和翻譯抑制等方式，特異地對(duì)靶基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后的負(fù)調(diào)控。miR408是植物中一個(gè)高度保守的microRNA家族。其保守的靶基因是銅離子結(jié)合蛋白、漆酶和plantacyanins的編碼序列。目前對(duì)MIR408的表達(dá)調(diào)控機(jī)制及其生物學(xué)功能仍然知之甚少。水稻(Oryza sativa)是世界上最重要的農(nóng)作物之一，也是進(jìn)行單子葉植物基因組學(xué)和分子生

2、物學(xué)研究的模式物種。本研究開(kāi)展了水稻MIR408的表達(dá)模式和轉(zhuǎn)錄調(diào)控分子機(jī)制的研究，通過(guò)構(gòu)建miR408相關(guān)的轉(zhuǎn)基因株系及其表型觀察，發(fā)現(xiàn)miR408在水稻種子發(fā)育中的具有重要作用。主要結(jié)果如下：
　　 1.水稻MIR408的表達(dá)模式
　　 pMIR408：GUS報(bào)告株系的GUS組織化學(xué)染色結(jié)果表明，水稻中MIR408基因主要在幼胚和種子萌發(fā)初期的胚中表達(dá)；并且miR408基因的qRT-PCR結(jié)果顯示在種子萌發(fā)過(guò)程中，隨

3、著胚乳的消耗，miR408的表達(dá)量急劇下降。
　　 2.Os-miR408相關(guān)轉(zhuǎn)基因株系的表型
　　 通過(guò)35S：MIR408，35S：AsMIR408，35S：MIM408等T3代單拷貝轉(zhuǎn)基因純系的表型觀察和比較，發(fā)現(xiàn)miR408的作用主要有體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是35S：MIM408轉(zhuǎn)基因植株種子的胚發(fā)育異常，出現(xiàn)雙胚的現(xiàn)象且比例很高(1.8％)。另一個(gè)與水稻的產(chǎn)量相關(guān)，35S：MIM408株系的一次分枝數(shù)雖然略有增加

4、，但是其長(zhǎng)度都很短，而且二次分枝數(shù)下降了25％，這使得其粒數(shù)/穗顯著減少，約5.7％；與野生型相比，35S：MIM408和35S：AsMIR408種子的寬度明顯減小，尤其是去殼后種子下降比例高達(dá)12.5％和5.3％，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)基因株系種子大小和飽滿度顯著降低，進(jìn)而導(dǎo)致其千粒重顯著下降，分別約為6％和3％。35S：MIR408植株的種子大小變化不大，千粒重略有增加。
　　 3.Os-miR408新的非保守性靶基因(VIN1)的驗(yàn)證<

5、br>　　 通過(guò)生物信息學(xué)的方法、煙草共轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)和qRT-PCR證實(shí)VIN1(04945290)是Os-miR408的一個(gè)新靶基因。pVIN1：GUS報(bào)告株系顯示，VIN1的表達(dá)模式與MIR408基因相似，也在幼胚和種子萌發(fā)時(shí)的胚中表達(dá)。與野生型相比，35S：VINa和35S：VINb轉(zhuǎn)基因植株種子的長(zhǎng)與寬均明顯減少。去殼前，35S：VIN的兩個(gè)株系的谷物長(zhǎng)度分別減少4％和6.2％，寬度分別減少10.7％和8.5％；去殼后，谷物長(zhǎng)度分

6、別減少3.4％和5.4％，寬度分別減少13.5％和11.1％。
　　 4.Os-miR408與VIN1的互作對(duì)種子糖含量的影響
　　 VIN1是一種液泡轉(zhuǎn)化酶，其主要功能是把蔗糖水解成葡萄糖和果糖。通過(guò)對(duì)各轉(zhuǎn)基因株系種子胚中糖含量的測(cè)定，結(jié)果顯示在水稻種子萌發(fā)過(guò)程中，與野生型相比，35S：MIR408轉(zhuǎn)基因株系的種子中蔗糖含量顯著升高，而葡萄糖和果糖含量變化不大；相反，35S：AsMIR408、35S：MIM408、35