盐芥应答盐胁迫的miRNA鉴定与功能解析

应用模式植物研究环境调控生理机制已经成为植物生理生态学研究领域的一种发展趋势，人们利用拟南芥针对植物耐盐性进行了诸多研究，但作为甜土植物的拟南芥在植物耐盐机理研究上有局限，与其近缘的盐芥成为耐盐性研究的理想模式植物。盐芥与拟南芥耐盐性的比较研究表明二者有着相似的分子基础，但应对盐胁迫的调控模式却不相同。寻找盐芥特有调控模式中具有"全局调控"作用的调控因子，对于揭示盐芥的耐盐生理机制具有重要意义。microRNA正是具有这种作用的高级调控因子，属于植物中基因转录后调节的主要调控因子，处于基因表达调控的中心位置。目前尚无miRNA参与调控盐芥耐盐机制的相关报道，本项研究将分离、鉴定与盐芥耐盐调控机制相关的候选miRNAs，研究候选miRNAs对靶基因的调控，解析miRNAs在盐芥应答盐胁迫过程中的重要作用。重视从转录后调控角度探讨植物耐受胁迫的机制，将推进我们对植物与环境相互作用的深刻分析。

本研究以盐芥为实验材料，构建盐胁迫小RNA文库，利用Solex测序技术结合生物信息学分析和定量PCR检测，共鉴定保守的盐芥miRNA 82条，特异性miRNA 17条，其中有11个miRNA家族和4个特异性miRNA参与盐芥应答盐胁迫反应。对鉴定到的盐芥miRNA进行靶基因预测，共预测到1060个靶基因，其中包含了许多与盐胁迫有关的基因，如生长素响应因子、乙烯响应因子、MYB转录因子、NAC转录因子以及与衰老、脱水相关蛋白等。进一步对盐胁迫响应miRNA的靶基因进行GO和KEGG分析，共富集到35个GO生物过程注释和1个生物学途径，包括一些与盐胁迫应答直接或间接相关生物过程。利用定量PCR技术对6个靶基因在盐胁迫下的表达量进行分析，发现其与miRNA的表达量成呈负相关。另外，发现胁迫调控和激素调控顺式作用元件广泛分布于盐芥盐胁迫响应miRNA基因上游的启动子区。对盐芥盐胁迫应答的miR319和miR396进行了前体克隆，并获得了其过表达和STTM沉默转基因植株，进而对miR319和miR396的功能进行初步探讨。