拟南芥circR11208在抵抗生物胁迫和非生物胁迫中的作用研究

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Circular RNAs(circRNAs)是一类不具有5’端帽子和3’端poly(A)尾巴的内源性非编码RNAs,广泛存在于真核细胞中,具有保守性、稳定性,在生物进程中具有多种生物学功能。现已有一些关于植物中circRNAs的研究,但是不多,并且对于其在抵抗生物胁迫和非生物胁迫中的作用研究很少。因此,对于circRNAs的预测、鉴定以及研究其在抵抗生物胁迫和非生物胁迫中的功能非常重要。本研究通过PCR与Sanger测序对高通量测序和生物信息学分析得到的拟南芥circR1 1208进行了预测的正确性和形成机制验证,并构建了相关转基因植株,为circR1 1208的研究奠定了良好的基础。对植株进行表型观察,发现circR11208对拟南芥植株本身的生长影响不大。进一步的功能研究发现其参与了拟南芥对灰霉病菌的抗性过程,负调控盐胁迫下拟南芥侧根的生长。具体研究成果如下:一、circR11208转基因植株的成功构建。本研究首先通过设计外扩引物以RNase R处理以及poly(A)富集的RNA为模板对预测得到的circR11208进行PCR验证,初步判定了预测的正确性,进一步Sanger测序确定其是由非经典剪接信号识别形成的外显子反向剪接产物。其次构建了 circR11208过表达与沉默载体,利用农杆菌介导的蘸花转化法获得了以哥伦比亚野生型为背景的过表达与沉默转基因植株。对转基因植株进行circR11208的表达量检测,确认构建载体确实影响了 circR11208的表达,并得到了转基因植株的纯合子。表型观察发现circR11208未影响拟南芥植株的生长。转基因植株的获得为后期circR11208的功能研究奠定了良好的基础。二、circR11208参与拟南芥对灰霉病菌的抗性过程,负调控盐胁迫下拟南芥侧根的生长。本研究根据circR11208亲本基因参与盐胁迫、干旱胁迫、拟南芥的细胞程序性死亡以及对灰霉的抗性过程,推测其产生的circR11208可能同样具有一定的生物学功能。因此用灰霉侵染植株,发现在低浓度条件下,过表达circR11208转基因植株可以提高拟南芥对灰霉的抗病性。检测与细胞程序性死亡相关的HR反应与离子渗透率,发现circR11208与细胞的程序性死亡相关性不大。胼胝质与活性氧积累的测定,结果显示circR11208不能够调控拟南芥对病原细菌的免疫反应。进行盐胁迫与干旱胁迫处理,发现circR11208负调控盐胁迫条件下拟南芥侧根生长,但是与干旱胁迫相关性不大。结果表明circR11208在抵抗生物胁迫和非生物胁迫中具有重要的作用,与植物的抗逆性密切相关。丰富了 circRNAs的功能研究内容,为circRNAs的深入研究提供线索。
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