植物抗病和抗逆反应中的RNA沉默关键基因作用机制研究

RNA沉默普遍存在于线虫、真菌、动物和植物等真核生物体内，是一种在RNA水平调节基因表达的调控方式。植物体内的RNA沉默系统的发生主要由DCL、RDRP和AGO等基因完成，在植物应对病毒、细菌等外源遗传物质入侵和抵抗高盐、高温等各种非生物胁迫反应过程中都具有重要意义。但对这些基因以及RNA沉默机制本身如何参与植物抗病和抗逆机制方面尚未有深入研究。本研究拟在各种DCL、RDRP和AGO单突变体的基础上，通过遗传杂交和转基因技术获得各种双突变和多突变拟南芥株系，通过对植物进行不同的生物和非生物胁迫处理，检测植物抗性的变化，研究各种关键基因和RNA沉默在植物对抗生物和非生物胁迫中的作用方式。并通过转基因过量表达和对关键miRNA作用机制的分析研究这些机制内部的各种反馈调节，由此获得植物在应对各种生物和非生物胁迫过程中的重要信息，为农业生产的健康发展提供一定依据。

作为一种重要的基因表达调控机制，RNA沉默参与调控机体的各种生命活动。本课题对RNA沉默在抗生物胁迫和非生物胁迫中的作用研究发现：1）AGO2特异结合各种miRNA*，其中miR393b*在生物胁迫过程中特异的被诱导，通过对靶标基因Memb12的下调增加PR1蛋白在细胞间隙的积累，增强植物的抗性；2）非生物胁迫发生过程中，miR403被特异下调，进而上调AGO2和AGO3的积累，增强植物的抗逆反应；3）在抗生物胁迫和非生物胁迫发生过程中，nat-siRNA会被特异诱导，经DCL1或者DCL3剪切产生，部分通过RDR的复制扩增，根据长度和其它特征结合到AGO2，AGO1或者AGO4中，调控cis-NAT转录子的积累，增强机体的抗生物或者非生物胁迫的抵抗。