拟南芥miRNA169对干旱和快速失水反应差异的机制研究

尽管目前已从拟南芥中克隆到92种miRNA，但功能研究的滞后严重制约了人们对于miRNA的认识及进一步应用。我们已发表的实验结果证实miR169在拟南芥感受干旱胁迫（慢速失水）信号转导途径中处于重要地位，干旱胁迫降低miR169表达、相应靶基因表达显著升高，表明miR169对靶基因的调控发生于常见的转录后水平。进一步的实验发现在快速失水条件下，miR169与靶基因的表达同时增加，表明miR169对于靶基因的调控方式发生改变。因此本申请在现有的工作基础上，拟以NFYA5为代表，运用小RNA技术、生物化学、生物信息学及其分子生物学等手段深入研究miR169对靶基因在干旱及快速失水胁迫中的调控方式，探索其对慢速失水和快速失水胁迫反应差异的机制。由于miRNA在进化上的保守性，这种双重调控机制可以借鉴到其它植物。通过对这种复杂的调控网络的分析与深入了解，为培育抗旱作物提供分子生物学基础。

尽管目前已经从拟南芥中克隆到90多种miRNA，但是功能的研究滞后验证制约了人们对于miRNA的认识及进一步应用。我们已有的研究结果证实miR169在拟南芥感受干旱胁迫的信号转导途径中处于重要地位，主要是通过miR169a对于靶基因NFYA5在mRNA水平的调控来实现。我们进一步的研究发现miR169及NFYA5在幼苗期对快速失水胁迫的反应与成熟期对干旱胁迫的反应明显不同。在幼苗期，快速失水处理使miR169及NFYA5的mRNA累积，而NFYA5的蛋白量表达量没有明显变化，说明此时miR169对NFYA5的调控很可能发生在翻译水平；在成熟期，快速失水条件下，miR169的表达量显著下降，NFYA5的mRNA及蛋白水平显著升高，符合miRNA对于靶基因在mRNA水平调控的原则。高通量测序及其Q-PCR结果表明miR169l对于MIR169家族在苗期行使功能起到重要作用。通过检测35S::MIR169A/B/I/Ll中NFYA5在mRNA和翻译水平的表达情况发现，miR169a只在转录后水平对靶基因NFYA5进行调控，miR169b调控作用不明显，miR169主要在翻译水平上调NFYA5的表达。35S::MIR169L转基因植株与35S::NFYA5转基因植株一样，均表现出明显的抗旱能力增加，进一步证实MIR169L对于NFYA5的调控发生于翻译水平。在本自然基金的资助下，我们在New Phytologist杂志上发表文章2篇，申请专利一项，培养硕士研究生两名，培养博士生1名，圆满完成了项目计划书中提出的各项指标。