小分子RNA对水稻钙离子转运系统靶向调控的功能研究

As an important second messenger, calcium (Ca2+) is a core regulator for plant development and stress responses. Plants have developed complex calcium transport systems to maintain Ca2+ homeostasis and to bring rapid cytosolic Ca2+ concentration changes in response to stresses. Recently, some calcium transport genes were reported to be targeted by miRNAs in animals and tomato, yet there are no similar findings in other plants so far. Our preliminary studies have identified that a class of calcium transport genes were targeted by a miRNA in rice, and that miRNA was important for rice to respond to abiotic stresses. Besides studying the mechanisms of this miRNA and its effects on plant growth regulation, the project also aims to indentify small RNAs for other calcium transport targeted genes and to investigate their functions for Ca2+ homeostasis and stress responses in rice. The findings will be useful to understand small RNA-mediated Ca2+ homeostasis and helpful for rice stress-resistance breeding.

Ca2+是细胞内重要的第二信使，在植物生长发育以及抗逆境胁迫反应中发挥重要作用。植物遭受胁迫时，需要通过改变胞内钙离子浓度来调动不同的生理过程以应对逆境。胞内钙离子浓度的变化主要是通过膜上的钙离子转运系统来实现的。最近，在动物和番茄中都发现有miRNA可以靶向调控钙离子转运基因。但到目前为止，在其它植物中并未见相关报道。我们的初步研究发现，一个水稻的miRNA可以靶向调控一类钙离子转运基因，而且该miRNA参与了水稻的非生物胁迫反应。本项目中我们将深入研究该miRNA的作用机制及其对水稻生长发育的影响。此外，还将以水稻为材料，系统发现靶向调控其它钙离子转运基因的小分子RNA，阐释小分子RNA在水稻钙离子转运中的作用机制，并探索它们在水稻抗逆反应中的功能。该项目的完成不仅有助于深入认识小分子RNA在调控植物细胞胞内钙离子平衡中的作用，还将为利用该机制来提高水稻抗逆性提供新的途径。

Ca2+是细胞内重要的第二信使，它在植物生长发育以及抗逆境胁迫反应中发挥重要作用。植物遭受胁迫时，需要通过改变胞内钙离子浓度来调动不同的生理过程以应对逆境。我们系统鉴定了水稻钙离子转运相关的基因，分析了它们在组织、发育时期、激素响应以及胁迫处理中的表达谱，获得了一些组织特异、发育时期特异以及胁迫相关的钙离子转运基因。同时，我们系统鉴定了水稻ABA相关的miRNA（microRNA），发现了miR1432受到ABA调控，该miRNA靶向调控一类钙离子通道蛋白参与水稻干旱胁迫反应。另外，我们还系统鉴定了水稻白叶枯病相关的miRNA，发现miR1432也受到水稻白叶枯病菌的诱导表达。在本项目中，我们还开展了miRNA负向调控因子的研究。发现水稻长非编码RNA（osa-eTM160）负向调控miR160，参与水稻生殖发育。