miRNA网络系统调控拟南芥幼年向成年转变的分子机制

Vegetative development comprises an indispensable phase of development in plants by regulating a serial of physiologically and biochemically important processes as well as reproductive development. Vegetative development consits of juvenile development and adult development.How the juvenile-to-adult transition is achieved determines if the vegetative development can be successfully achieved. miR156 is the master regulator of vegetative development in plants.However, how miR156 is regulated remains largely unknown. Our preliminary work show that miR159, a miRNA previously considered to be regulated by gibberellin, as well as its target, MYB genes, acts upstream of miR156. miR159 and miR156, together with miR319, consitute a complex regulatory network to regulate juvenile-to-adult transition in Arabidopsis. How these miRNAs function and how they organize into a complex network will be studied in this project to elucidate their roles in vegetative development by using gentic, molecular, biochemical approaches.

植物营养生长是植物发育进程中一个非常重要的环节，它调控着一系列重要的生理生化及后续的生殖发育过程。该过程由幼年营养生长和成年营养生长构成。植物如何实现幼年向成年转变决定着植物是否能正常完成营养生长这一重要的发育进程。微小RNA miR156是调控植物幼年向成年转变的主要调控因子，同时它也调控着许多其它重要的生理生化过程。然而，人们对miR156是如何受上游因子所调控却知之甚少。我们初步研究发现，先前被人们认为受赤霉素GA调控的miR159及其靶基因作用于miR156上游，与其它miRNA， 如miR319, 一起形成复杂的miRNA调控网络来调控拟南芥幼年向成年转变。本项目将采用遗传学、分子生物学、生化等方法来研究这些miRNA网络系统在调控拟南芥幼年向成年转变过程中的功能以及各个网络间的遗传与分子关系，为今后研究植物营养生长的分子机制提供理论基础。

植物营养生长是植物发育进程的一个重要环节，该过程由幼年营养生长和成年营养生长构成。实现幼年向成年转变是植物正常完成营养生长及生殖生长的基础。微小RNA miR156是调控植物幼年向成年转变的主要调控因子，且调控着许多其它重要的生理生化过程。探讨miR156的上游调控，对揭示植物幼年向成年转变有研究重要意义。本项目内容包括分析miR159调控植物幼年向成年转变功能；揭示miR159途径和miR156-SPLs信号通道之间的关系，并明晰miR159-MYBs调控miR156表达的机制；分析miR319调控植物幼年向成年转变的功能。根据项目的设计，我们基本上完成了研究目标。. 我们发现mir159ab双突变体显著地延迟了拟南芥幼年到成年阶段的转变，且与GA信号通路并行发挥功能。mir159ab的营养阶段转变延迟主要由miR156水平上调，且其靶基因SPL9、SPL3、SPL15等下调引起。miR159的靶基因MYB33在植物营养阶段转变中起主要作用。遗传和基因表达证据表明，miR159位于miR156的上游，而且MYB33直接结合miR156a/c启动子调控miR156的表达。同时MYB33也可以结合SPL9的启动子调控其表达，也就解释了myb33和UBI10::miR159a植物表型弱的原因。. 进一步我们构建了miR319过表达载体UBI::miR319和miR319沉默载体UBI::MIM319，并成功获得稳定遗传的单拷贝转基因植物。在短光照条件下，UBI::miR319显著地延迟了拟南芥幼年到成年阶段的转变。表明miR319也参与植物幼年到成年阶段转变。由于miR319相关稳定转基因材料刚获得，miR319与miR156及miR159之间的遗传关系正在开展。