玉米根系应答低磷胁迫相关miRNA鉴定及其重要靶基因筛选

植物在低磷胁迫时，通过磷信号传导途径改变相关应答基因的表达水平，以适应胁迫环境，提高磷利用效率；其中miRNA分子以转录后的调节方式广泛参与低磷应答有关基因的调控，成为了解析植物营养胁迫分子机理的新途径，并在模式植物上取得了显著的进展。本项目综合运用高通量深度测序技术、生物信息学手段和遗传群体验证方法，鉴定和验证玉米根系应答低磷胁迫新miRNA及其所调控的重要靶基因。同时以课题组前期已克隆到的磷相关miRNA399为重点，研究玉米miRNA在低磷胁迫信号传导途径中的调控机制。旨在加深理解玉米根系应答低磷胁迫信号的分子机制，为开展培育耐低磷玉米品种提供理论参考和有重要分子育种价值的靶基因。

本项目成功构建了低磷胁迫下耐低磷玉米自交系178苗期根和叶的8个小RNA文库，采用高通量测序技术，鉴定出159个已知miRNA和10个新的miRNA，从中筛选出以miR169，miR393和miR396为代表的28个低磷胁迫下差异表达的miRNA。miRNA靶基因预测和功能注释分析表明，转录因子是低磷胁迫下差异表达miRNAs的主要靶基因。运用荧光定量PCR方法，初步解析重要候选miRNA及其靶基因的表达模式。同时，结合基因克隆和5’RACE技术，分离出低磷胁迫应答miRNA（miR399）和miR396c的靶基因，进一步对低磷胁迫应答miRNA的相关靶基因进行功能研究。结合上述研究，初步提出玉米苗期miRNA参与的低磷胁迫应答的调控机制。此外，项目结合关联分析方法，对部分候选低磷胁迫应答miRNA及其相关靶基因正在开展优良等位变异发掘的后续研究。通过本基金的资助，发表SCI收录论文3篇和5篇中文核心期刊，培养硕士研究生3名，获省科技进步奖一项，申报专利3项。