miR160、miR167及miR393参与生长素信号通路调控桃果实发育的作用机理研究

MiRNA as a new regulatory factors of biological activity, has proven to be involved in the regulation of plant IAA signalling. In our previous researches, through bioinformatics prediction we found that the targets of peach miR160, miR167 and miR393 were the members of ARF transcription factors family and auxin receptor TIR1/AFB family. It is generally known that auxin plays an important role in fruit growth and development, accordingly we postulate that miRNAs involved in auxin signaling pathway, as the result affected fruit growth and development. To make this speculation certain, this study intent to first validation of the predicted target genes of three miRNA, confirmed the action mode between miRNA and their targets. Then over-expression of miR160, miR167 and miR393 in tomato, which is a model plant, clarify the function of miRNA in regulation of the growth of peach fruit by involved in auxin signal transduction pathway. Finally, explain the regulation mechanism of miR160, miR167 and miR393 through involved in auxin signal transduction pathway control the growth and development of peach fruit. The carried out of this study will provide new theoretical way for explain the regulation mechanism of auxin control growth and development of peach fruit.

MiRNA是一类新的生命活动调节因子，已被证明参与植物生长素信号调控。项目组前期通过生物信息学预测到桃miR160、miR167和miR393的靶基因分别为生长素响应因子ARF转录因子家族成员和生长素受体TIR1/AFB。已知生长素在植物果实的生长发育过程中起重要作用，因此，miRNA、生长素信号与桃果实生长发育之间必然存在作用关系。针对上述问题，本研究拟首先验证预测miRNA靶基因的真实性，确定miRNA与靶基因间的作用方式；其次通过在模式植物番茄中过量表达3个miRNA，并通过外源生长素处理发育中的桃果实，明确miRNA参与生长素信号通路调控桃果实发育的功能；最终对miR160、miR167和miR393参与生长素信号通路调控桃果实生长发育的作用机理进行解析。本项目的开展为解析生长素影响桃果实生长发育的调控机理提供了新的研究思路。

miRNA是一类新的生命活动调节因子，已被证明参与植物生长素信号调控。项目组依据前期利用生物信息学预测到了桃miR160、miR167和miR393的序列及其对应的靶基因，在水蜜桃品种‘小白凤’中采用miR-RACE技术验证了miR160a、miR167a和miR393a/b的精确序列并分析了他们在水蜜桃果实发育不同时期的空间表达情况，克隆了预测的3个miRNAs 对应靶基因的ORF序列、进行了序列分析及靶基因在果实不同发育时期的时空表达分析。利用降解组测序鉴定了3个miRNAs与7个对应靶基因间的裂解作用模式及裂解频度，并采用 RLM-5′RACE 技术进行了实验验证。通过外源生长素处理研究了miR160a、miR167a和miR393a/b响应生长素处理后表达量的变化，3个miRNAs靶基因表达量及裂解频度的变化，分析了不同浓度生长素处理后对果实成熟及相关生理指标的影响，综合分析了miR160a、miR167a和miR393a/b参与生长素信号调控果实发育和成熟的作用。另外，基于上面的研究结果，本研究中增加了对乙烯信号途径中下游关键正向调节因子PpEIN3的研究，本部分中克隆了PpEIN3的ORF序列并进行了相关分析，对PpEIN3 的启动子序列也进行了分析，定量表达分析显示PpEIN3 在果实发育后期的表达量高于果实前期的表达量。在番茄中进行转基因发现，PpEIN3过量表达导致乙烯合成关键基因SlACO1的表达量也被上调并能促进果实早熟。相反，沉默PpEIN3可以延迟果实的成熟并且降低了SlEIN3在番茄中的表达，此研究证实了PpEIN3正向调控乙烯信号转导途径，促进果实成熟。本项目的开展为解释生长素影响桃果实生长发育成熟的机理及生长素在桃果实生产中的合理应用提供理论基础。