杉木microRNA399a的功能研究

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micro RNAs(简称mi RNA)是一类长约20~24个碱基的内源性单链RNA,它广泛的存在于原核、病毒和真核生物中。mi RNA通过对靶基因m RNA的互补配对介导靶m RNA的降解或抑制蛋白水平的翻译,从而对靶基因的表达进行转录后的负调控。近些年的研究表明,mi RNA对植物的生长发育和某些器官形成的各个阶段都具有重要调控作用。目前研究发现mi R399存在于拟南芥、水稻和小麦等多种植物中,是植物中一类保守的mi RNA。但是,目前对Cln-mi R399a的生物学功能以及其自身的转录调控仍知之甚少。本论文运用了生物信息学、分子细胞学、高通量测序和遗传学等方法,以模式植物拟南芥为研究材料,构建35S:Cln-mi R399a前体的表达载体,获得了Cln-mi R399a过表达的拟南芥转基因纯合株系,展开了Cln-mi R399a在拟南芥的表达模式和调控机制的研究。通过分子细胞生物学和转基因株系表型的观察得到以下结果:(1)通过高通量测序和生物信息学的方法,从杉木基因组DNA中鉴定并克隆了杉木Cln-mi R399a的前体序列;根据Cln-mi R399a高度保守的结合位点特征,在杉木基因组数据库中预测和分析其潜在的靶基因,初步确定靶基因为Unigene56556,并且其成熟序列和拟南芥mi R399c的成熟序列完全相同;(2)构建过表达35S:Cln-mi R399a载体,采用实时荧光定量PCR技术检测,发现杉木mi R399a能够在拟南芥中异源表达;并且在开花期和果荚期,Cln-mi R399a在叶片的表达水平高于根部,而在根和叶中,果颊期Cln-mi R399a的表达量较高,初步明确Cln-mi R399a在拟南芥中存在时空表达特异性;(3)实时荧光定量PCR(Real-time PCR)进一步分析显示,Cln-mi R399a能够使靶基因PHO2的表达量显著下调;通过5’RACE实验,明确的验证出了Cln-mi R399a对同源靶基因Unigene56556的切割位点在第21和22位之间。烟草瞬时转化实验结果进一步显示,杉木mi R399a能够对其同源靶基因Unigene56556和异源靶基因PHO2都有一定的切割作用;(4)对过表达Cln-mi R399a转基因植株研究结果显示,与野生型相比,转基因植株Cln-mi R399a呈现出主根变长、幼叶结构改变、株高增加、叶片总数减少、开花提前以及角果个数增加等表型性状,初步确定过表达对植物生长发育具有一定的调控作用。
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