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植物质核互作雄性不育(Cytoplasmic-nuclear male sterility,CMS)主要是由细胞质基因和细胞核基因相互作用而导致花粉败育的一种现象。CMS为一种简单而有效的授粉控制系统,在作物杂种优势利用中具有重要作用。尽管国内外研究者已从遗传学、细胞学、转录组学和蛋白质组学等方面对大豆CMS开展了广泛的研究,但是与其他作物相比,大豆CMS的分子遗传机理仍然存在很多未知。MicroRNA(miRNA)是植物体内重要的转录后调控因子,可以通过降解靶基因转录本或干扰转录本翻译等机制在植物生长发育过程中起关键作用。本文开展了大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A与其保持系、恢复系的差异miRNA鉴定及功能研究,探索miRNA及其靶基因在大豆质核互作雄性不育育性调控中的潜在功能。获得主要结果如下:1.利用小RNA测序,对大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A与其保持系NJCMS1B、恢复系NJCMS1C的花芽miRNA进行鉴定,共鉴定到571个已知miRNAs、107个已知miRNA前体另一条臂上的miRNA-5p或miRNA-3p、24个已知miRNA家族的新成员和207个novel-miRNAs。差异表达分析发现不育系NJCMS1A与保持系NJCMS1B间有102个差异miRNAs、不育系NJCMS1A与恢复系NJCMS1C间有140个差异miRNAs。采用降解组分析共发现250个miRNAs的241个靶基因,包括SPL转录因子家族蛋白、GAMYB蛋白、HD-ZIP蛋白、AP2转录因子和PPR蛋白等。通过GO(Gene ontology)注释和相关文献报道,发现包括gma-miR156、gma-miR2119等在内的20个miRNA家族可能参与大豆质核互作雄性不育的育性调控。2.鉴于miR156及SPL家族为植物生长发育的调控中枢,因此开展了大豆miR156及SPL家族的生物信息学分析和功能研究。小RNA测序鉴定得到25个大豆miR156家族成员、2个大豆miR156家族新成员,降解组分析结果显示miR156的靶基因主要为SPL家族成员。gma-miR156b及其靶基因GmSPL9和GmSPL13A的转基因拟南芥功能研究发现,与野生型拟南芥相比,转gma-MIR156b拟南芥的开花时间延迟、叶片数和分枝数增加、株高降低、角果长度变短和角果种子数目减少,转GmSPL9基因拟南芥的株高增加和角果长度变长,转GmSPL13A基因拟南芥的叶片数减少、叶型发生变化、株高增加和角果提早成熟,以上结果表明miR156和SPL基因在植物生长发育中可能具有重要作用。3.小RNA测序分析显示gma-miR2119在不育系NJCMS1A花芽中上调表达,降解组分析表明乙醇脱氢酶1(ADH1)为gma-miR2119的唯一靶基因,qRT-PCR分析显示GmADH1在NJCMS1A花芽中下调表达,意味着gma-miR2119与GmADH1之间可能存在负向调控的关系。进一步转基因拟南芥功能研究发现gma-MIR2119过表达拟南芥出现了花粉不育、角果长度变短、角果宽度变窄、角果种子数目减少等雄性不育表型。在35S::gma-MIR2119转基因拟南芥中gma-miR2119上调表达而AtADH1下调表达,同时检测到乙醇脱氢酶活性下降,推测35S::gma-MIR2119转基因拟南芥中花粉不育可能与AtADH1下调表达和乙醇脱氢酶活性下降有关。根据以上结果推测gma-miR2119和GmADH1可能参与了大豆质核互作雄性不育的育性调控。