水稻中tRNA衍生的小RNA及其靶基因的系统鉴定和功能研究

tRNA-derived RNA fragments (tRFs) have recently been implicated to regulate diverse cellular processes. The current studies of tRFs are mainly focused in human, mouse and microorganisms, while are lacking in plants, especially in rice (Oryza sativa). We aim to identify tissue-specific and abiotic-stress induced tRFs and their targets, and uncover the function of tRFs-target regulation in rice development, by using bioinformatics, high-throughput sequencing, molecular biology and rice transgenics technologies. Our preliminary bioinformatics work showed the dynamic changes of rice tRFs, and identified the targets of tRFs by mining degradome data. We will further reveal the spatiotemporal expressions of tRFs, and identify stress-induced tRFs and their targets，as well as elucidating the function of candidate tRFs-targets in regulating rice development and stress resistance.

最新的研究表明，tRNA衍生的小RNA(tRFs)调控多种细胞学过程。目前，有关tRFs的鉴定和功能研究集中在人、鼠和微生物中；关于植物tRFs的研究尚少，尤其在水稻中的研究几乎是空白。本项目将采用生物信息学、高通量测序、分子生物学和水稻转基因等技术方法，揭示组织特异性表达的和受非生物胁迫诱导的tRFs及其靶基因；并且研究tRFs与其靶基因调控失衡对水稻生长发育的影响。申请人前期对水稻小RNA测序数据的分析揭示出tRFs表达谱具有动态变化的特征，并且通过对降解组数据的分析鉴定到tRFs的靶基因。本项目将在前期研究的基础上，绘制更为精细的tRFs时空表达谱，鉴定受胁迫诱导的tRFs及其靶基因，并在功能上阐明tRFs与靶基因调控在水稻生长发育和抗逆境胁迫中的作用。

1、越来越多的证据表明，tRNA衍生片段（tRFs）是重要的调控分子。目前对植物tRFs的鉴定局限于常规的小RNA测序，对整个tRNA和tRFs群体进行更为系统定量的分析是非常必要的。我们采用tRNA-seq和YAMAT-seq技术，系统分析了水稻、拟南芥等多种植物tRNA和tRFs的表达。结果显示，在拟南芥中，大约一半的tRNA基因表达非常微弱，仅占总tRNA丰度的1％，而〜12％的tRNA基因表达量占总tRNA丰度的〜80％。在多种植物中进行的tRNA-seq结果表明，tRNA表达谱呈现物种间保守的模式。通过对高度异质性的tRFs群体的分析，我们发现10〜16-nt微小tRFs占有极大比例，并且不是tRNA随机降解的产物。最后，我们创建了水稻和拟南芥tRFs表达数据库，以便更多的植物科研人员进行查询和分析。..2、RNA修饰在转录后调控中起着至关重要的作用。迄今为止，植物RNA修饰组学的鉴定局限于模式植物拟南芥。我们对包括水稻、拟南芥在内的众多植物的数千个RNA-seq、小RNA-seq和降解组数据进行了大规模分析，创建了植物tRNA和mRNA修饰数据库PRMdb（www.biosequencing.cn/PRMdb）。这有助于植物表观转录组学和植物RNA修饰功能研究领域的发展。