OsmiR393/靶基因互作模块对水稻剑叶角度和种子发育的调控机理研究

植物microRNA/靶基因互作模块参与生长素信号途径的复杂网络，对植株正常生长发育具有重要的调控作用。miR393靶基因为TIR1生长素受体基因家族，直接调控对生长素的感受。迄今，单子叶植物生长素受体TIR1的功能研究尚未报道。本申请项目的前期研究显示OsmiR393过表达和抑制表达的转基因水稻具有剑叶角度和种子发育等表型变化，暗示着OsmiR393/靶基因调控模块对水稻生长的重要作用。为了阐明其分子机理，本项目拟深入开展miR393基因家族成员表达模式及其表达对水稻生长发育影响的研究，并且运用RNAi对预测的靶基因进行功能验证，以及免疫共沉淀技术验证水稻TIR1与OsAux/IAA的直接蛋白质相互作用，进而分析生长素反应中miR393/靶基因TIR1互作模块的生物学功能和分子机理。旨在揭示剑叶角度和种子发育相关重要功能基因及其调控方式，为培育高产水稻的分子遗传育种提供一条新途径。

miRNA393是植物中一个保守的microRNA家族，通过转录后水平负调控生长素受体TIR1/AFB家族蛋白调控生长素信号通路。目前其功能研究主要包括植物免疫反应、生长发育和胁迫反应三个方面。而在水稻中miR393的功能还知之甚少。本项目开展了运用转基因手段研究启动子活性分析miR393基因家族成员表达模式，及其通过qRT-PCR和miRNA杂交等技术手段分析转基因miR393表达变化对水稻生长发育的影响，并且运用RNAi对靶基因进行功能验证，以及BiFC技术验证水稻TIR1与OsAux/IAA的直接蛋白质相互作用，进而分析生长素反应中miR393/靶基因TIR1互作模块的生物学功能和分子机理。本项目研究显示OsmiR393过表达和抑制表达的转基因水稻具有剑叶角度和种子发育等表型变化，并且在种子萌发早期的主根、侧根、胚芽鞘及其上气孔的生长中起着重要的调控作用。miR393a在胚芽鞘的尖端和即将形成气孔的拟分生组织中具有强转录活性，miR393/靶基因互作模块通过调控生长素信号途径影响胚芽鞘的伸长和气孔发育，并影响胚芽鞘内源生长素的积累水平。此外，miR393在水稻对水淹胁迫的适应性中扮演着重要的角色。经过4年的努力工作，本研究阐明了miR393/靶基因模块影响水稻的重要农艺性状（剑叶角度、种子大小等），生长发育（主根、侧根、胚芽鞘及其上气孔）及抗逆性（水淹胁迫），对于水稻植株早期的生长和形态建成以及后期的产量具有重要作用，为培育高产、抗逆性强的水稻的分子遗传育种提供了一条新的途径。我们圆满地完成了预期的目标，发表已标注的SCI论文5篇，国内学报4篇，专利1项。部分成果尚在投稿中。