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microRNA(miRNA)是真核生物体内一类20~24 nt的非编码RNA,它通过调节靶基因的表达参与植物多种表型的调控,是植物生长发育过程中的关键调节因素之一。osa-miR1848是从水稻灌浆期的稻穗巾分离并鉴定的一个新的miRNA,在其它物种中还未发现有与之同源的miRNA。本研究以粳稻中花11(ZH11)为材料,采用基因工程、分子生物学、细胞生物学、生理生化等多个研究手段,对osa-miR1848在水稻生长发育和逆境胁迫中的生物学功能进行了详细的研究,主要获得了以下研究结果: 1、甾体合成途径中的OsCYP51G3基因是osa-miR1848的靶基因。预测osa-miR1848的候选靶基因有7个,定量PCR的结果表明OsCYP51G3在超表达osa-miR1848的转基因水稻中的表达稳定显著下降。5RACE实验在OsCYP51G3mRNA预测的osa-miR1848识别位点下游47 nt处检测到断裂产物,因此确定OsCYP51G3为靶基因。生物信息学预测OsCYP51G3是一个甾体合成相关基因,与油菜素类固醇(BRs)等甾体合成有关。 2、osa-miR1848及其靶基因的表达呈现高度负相关。定量PCR结果表明,osa-miR1848主要在根、茎和穗中表达,其中茎和穗中的表达水平较高,在叶片中表达较低;与之相反,OsCYP51G3则主要在营养生长期的水稻叶片中表达,在根、茎和穗中的表达相对较低。深入研究发现,两者在水稻体内的时空表达模式、盐胁迫响应、昼夜表达节律中都呈现一定程度的负相关。 3、超表达osa-miR1848植株表现BRs缺陷的表型。osa-miR1848-ox植株呈现出BRs突变体的明显特征。主要有植株显著变矮,叶片深绿,叶夹角变小,花粉育性降低,结实率下降,同时种子变短变宽。外施油菜素内酯能部分互补这些性状。扫描电子显微镜观察发现其细胞长度变短可能是造成植株矮化、种子变短的主要原因。检测发现osa-miR1848-ox植株BRs合成途径中的部分物质含量降低。 4、超表达osa-miR1848植株对干旱、盐、低温及蚜虫和叶鞘腐败病的抗性显著降低。生理实验结果表明osa-miR1848-ox植株的游离脯氨酸含量显著降低,对丙二醛的清除能力显著下降,细胞质膜透性增加,这些可能导致osa-miR1848-ox对逆境的抗性下降。 综上所述,我们得出如下结论:osa-miR1848通过调控甾体合成途径中的OsCYP51G3的表达,调节了水稻体内包括BRs等甾体的合成,从而影响了水稻的生长发育和对逆境的胁迫响应,导致了osa-miR1848-ox植株的一系列表型。