MiR166及其候选靶基因对水稻镉胁迫应答的调控机制研究

近年来，我国重金属（镉、砷、汞等）引起的土壤污染形势已相当严峻。探明水稻对重金属耐性的生理分子机理以及保障稻米重金属的安全生产，对保障农产品安全和人民健康意义重大。microRNA（miRNA）是一种新型的调控基因表达的小分子RNA，它在植物多种逆境胁迫响应过程中发挥着重要作用。本研究以水稻（中花11）为材料，microRNA芯片分离得到的与镉胁迫应答相关的osa-miR166为研究对象，明确它的组织时序的特异性表达及启动子区的胁迫诱导元件，实验验证它的靶基因：HD-Zip转录因子；卷叶基因；中性/碱性转化酶；MATE转运蛋白，研究miR166对其靶基因的负调控作用及它们在水稻镉胁迫应答中的调控机制，探究重金属响应相关基因的基因表达调控网络，为揭示水稻对重金属耐性的分子机制提供理论依据。并利用miR166过表达的转基因技术改良水稻，为改善水稻的抗重金属胁迫能力提供有效手段。

水稻是世界上主要的粮食作物，近年来重金属污染已成为严重影响我国农田生态系统和水稻安全生产的重大问题之一。miRNA是一类新型的调控基因表达的小分子RNA，在植物对重金属等多种逆境胁迫应答过程中发挥重要的调节作用。本项目以实验室前期研究分离得到的、Cd胁迫相关的miR166作为研究对象，分析miR166的时序表达模式，发现miR166m主要在抽穗期的叶中表达。检测miR166及其靶基因HD-Zip在Cd胁迫下的表达，发现在Cd处理不同时间点下，miR166/HD-Zip基本呈现出相反的表达模式，验证了miR166对其靶基因HD-Zip的表达调控。并通过转基因水稻的Cd胁迫实验，发现miR166的过量表达能提高水稻对Cd胁迫的耐受性，降低Cd在水稻地上部及籽粒中的积累。HD-Zip过表达降低了水稻对Cd胁迫的耐受性，增加了Cd在水稻地上部的积累。这些结果表明miR166在水稻Cd胁迫应答中发挥重要作用。