MicroRNAs在褐飞虱对水稻抗性适应性中的作用研究

MicroRNAs (miRNAs) are small, non-coding 21–25 nt RNA molecules that play an important role in regulating gene expression and development in insects.High-throughput sequencing technologies, expression pattern and function analysis are important approaches to discover key small RNAs in insects. In this study, to characterize new small RNAs in brown planthopper(Nilaparvata lugens Stål)and investigate the role of MicroRNAs in brown planthopper to adatablity of BPH on rice resistance, we will identify small RNAs of two virulent N. lugens populations(Biotype I survives on susceptive rice variety TN1 and Biotype Y survives on resistant rice variety YHY15) using High-throughput sequencing. Then we explored the possibility of utilizing synthetic inhibitor and mimic of miRNAs by oral feeding and microinjection to reveal the role of MicroRNAs in brown planthopper to adatablity of BPH on rice resistance. Finally, microRNAs will be used to develop artificial microRNAs constructs for transforming rice. The exploration will make a base for studying the molecular mechanism of interactions between rice and brown planthopper and breeding new BPH-resistant rice germplasm.

MicroRNAs (miRNAs)是非编码21-25 nt的小分子RNAs，在调控昆虫的基因表达和生长发育中均起到重要的作用。高通量测序技术、表达模式和功能分析是研究昆虫小RNAs的重要方法。本研究项目利用高通量测序技术对生长于感虫水稻品种TN1和抗虫水稻品种YHY15（带有抗性基因Bph15）上两个褐飞虱群体生物型I和Y群体的小分子RNAs进行测序分析，鉴定出褐飞虱新的miRNAs，揭示miRNA在褐飞虱对水稻抗性适应性方面的贡献功能。然后对褐飞虱进行人工喂食和显微注射miRNA mimic、miRNA inhibitor, 验证miRNA在褐飞虱对水稻抗性适应性方面的作用。最后构建水稻人工miRNA（amiRNA）载体，获得amiRNA转基因水稻植株，研究褐飞虱取食amiRNA转基因植株的效果。研究结果将为解析水稻与褐飞虱互作的分子机理，培育抗褐飞虱水稻新种质奠定基础。

MicroRNAs (miRNAs)是非编码21-25 nt的小分子RNAs，在调控昆虫的基因表达和生长发育中均起到重要的作用。高通量测序技术、表达模式和功能分析是研究昆虫小RNAs的重要方法。本研究项目利用高通量测序技术对生长于感虫水稻品种TN1和抗虫水稻品种YHY15（带有抗性基因Bph15）上两个褐飞虱群体生物型I和Y群体的小分子RNAs进行测序分析，鉴定出褐飞虱新的miRNAs，揭示miRNA在褐飞虱对水稻抗性适应性方面的贡献功能。然后对褐飞虱进行人工喂食和显微注射miRNA mimic、miRNA inhibitor, 验证miRNA在褐飞虱对水稻抗性适应性方面的作用。最后构建水稻人工miRNA（amiRNA）载体，获得amiRNA转基因水稻植株，研究褐飞虱取食amiRNA转基因植株的效果。研究结果将为解析水稻与褐飞虱互作的分子机理，培育抗褐飞虱水稻新种质奠定基础。.本研究项目利用高通量测序技术对生长于感虫水稻品种 TN1 和抗虫水稻品种 YHY15（带有抗性基因 Bph15）上两个褐飞虱群体生物型 I 和 Y 群体的小分子RNAs 进行测序分析，两个文库分别得到 15,758,632 和 11,442,592 个 reads,3,144,026 和 2,550,049 特异基因。发现 41 条新的 miRNAs 和 26 条差异表达的miRNAs，其中差异表达的 miRNAs 在 TN1 文库中全部上调。随后设计特异性 amiR-143-3p 并通过转基因技术使其在水稻体内高效表达，从而获得 amiR-143-3p基因工程水稻。发现褐飞虱取食完amiR-143-3p转基因水稻后，褐飞虱体内miR-143-3p的靶标基因的表达量下调。为阐明褐飞虱 miRNA 的作用机理提供有价值的资料，探索利用 amiRNA 技术培育抗虫水稻。.随着褐飞虱miRNAs被发现，以及对褐飞虱miRNAs生物学功能及其自身代谢途径等的进一步深入研究，将会使我们对褐飞虱基因表达调控网络的理解提高到一个新的水平。同时，也使得通过调控特定miRNAs的表达充分利用天敌，只针对褐飞虱发展新一代高效安全的害虫防治新技术成为可能。.