桑树响应植原体侵染的microRNAs的生物学功能和调控机制研究

桑树黄化型萎缩病是由植原体引起的毁灭性病害，目前关于桑树响应植原体侵染的分子机制还不清楚。microRNAs (miRNAs) 作为一种重要的基因表达调控因子，在植物响应外界胁迫过程中扮演重要角色。桑树在响应植原体侵染的过程中必然有miRNAs的参与，对参与响应过程的miRNAs 进行研究，有助于更好地理解桑树响应植原体侵染的分子机制，但目前还未见有植物miRNAs响应植原体胁迫方面的报道。本课题拟在已完成的桑树转录组学分析的基础上，利用高通量测序的小RNA数字化分析技术，鉴定出桑树响应植原体侵染的miRNAs，利用转基因技术，整合转录组学和蛋白质组学分析方法，探讨鉴定的miRNAs的生物学功能，初步揭示基于miRNAs水平上的桑树响应植原体侵染的调控机制，为全面了解桑树黄化型萎缩病的发生机制及桑树功能基因组学研究奠定基础，对于丰富和发展miRNAs的生物学功能具有重要意义。

桑树黄化型萎缩病是由植原体引起的毁灭性病害，目前该病发生的分子机制仍不清楚。植物miRNAs作为一种重要的调控因子，在植物防卫体系中扮演重要角色。本研究构建了桑树感病和健康叶片小RNA文库，鉴定了166种保守的miRNAs，其中有 62种miRNAs表达量差异显著；预测得到23个新的miRNAs，其中有13个表达差异显著。预测到差异表达的miRNAs的靶基因399个，部分靶基因通过降解组分析得到验证。这些靶基因的功能涉及到代谢、发育、信号传导等多个生理过程；本研究克隆得到了3个响应植原体侵染的新miRNAs基因，并成功转化了拟南芥。研究发现桑树的3个新mul-miRNAs基因均能在转基因拟南芥中加工形成成熟体，并可以靶向拟南芥中的同源靶基因。对转基因拟南芥进行包括植原体侵染在内的生物胁迫和非生物胁迫试验，表明3个新miRNAs在植物生长发育和响应逆境胁迫过程中具有不同的生物学功能，他们不仅参与响应植原体侵染过程，还同时参与植物的生长发育和多种生物胁迫及非生物胁迫响应过程。另外，本研究还克隆得到mul-miRn3的靶基因MulBAH1和mul-miRn12的靶基因MulZF1基因，并对其生物学功能进行了研究。除此之外，本研究还对mul-miR482的生物功能进行了研究，发现mul-miR482在植物抗病反应过程中具有负调控作用，同时mul-miRNA还参与了植物的生长发育过程的调控。通过整合基因表达谱和蛋白质组表达谱分析，初步揭示了mul-miR482调控的代谢网络，为深入研究该miRNA的功能奠定了基础。. 在完成研究计划内容的基础上，我们还对桑树响应植原体侵染的siRNAs进行了分析，分别在健康和感病桑树叶片小RNA文库中鉴定到了271, 367和315, 910条siRNAs，发现有500个 siRNA簇，鉴定了14, 598差异表达的 siRNAs。研究还发现植原体侵染可以诱导MulMIR393A基因表达升高，而且mul-miR393可以激发产生次级siRNAs。本研究首次对桑树响应植原体侵染的sRNAs 进行了研究，初步揭示了基于miRNAs水平上的桑树响应植原体侵染的调控机制，研究结果对于全面揭示桑树黄化型萎缩病发生的分子机制具有重要意义，同时为桑树功能基因组的研究奠定了基础，对于丰富和发展植物miRNAs的生物学功能具有重要意义。