木薯抗旱相關(guān)microRNA差異表達分析.pdf

1、木薯(Manihot esculenta Crantz)為大戟科木薯屬植物,是熱帶地區(qū)重要的糧食作物,具有典型的高產(chǎn)、抗逆特征。在我國是淀粉和燃料乙醇生產(chǎn)的重要工業(yè)原料。miRNA是一類～21nt,在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)mRNA的非編碼RNA。miRNA的調(diào)控作用涉及幾乎所有重要的生物學(xué)過程。本研究是在課題組miRNA前期研究基礎(chǔ)上,在木薯抗旱相關(guān)miRNA領(lǐng)域的延伸。
　　 為了了解miRNA在干旱脅迫環(huán)境下的表達模式,本研究采用

2、5個抗旱能力不同的木薯品種,系統(tǒng)地完成了木薯干旱脅迫的生物學(xué)過程,并采集并抽提各個時間點植株葉片和根部的RNA樣品,并對處理過程中植株的表型變化做了詳細記載。選擇16個木薯miRNA,對抗旱性差異較大的2個木薯品種進行干旱脅迫處理,并對這16個miRNA進行差異表達分析。結(jié)果表明,這些miRNA在品種間和處理間差異表達明顯,部分miRNA在特定干旱脅迫條件下具有顯著上調(diào)或下調(diào)的表達特性。具體實驗結(jié)果如下:
　　 (1)定量PCR

3、驗證表明,只有1個miRNA在所有干旱脅迫情況下均不表達,其余15個miRNA至少在1個干旱脅迫處理條件下表達,且表達豐度各異。整體而言,相比于對照,miRNA的差異表達主要是上調(diào)表達(上調(diào)表達占81％,下調(diào)表達占19％)。
　　 (2)在干旱誘導(dǎo)馴化DA表達,誘導(dǎo)后旱害脅迫DH下也表達,而非誘導(dǎo)傷害DNH不表達的miRNA有6個:1045125,1229496,1230481,3615546,3747522和5178028;只

4、在干旱誘導(dǎo)后傷害DH表達,DA不表達,非誘導(dǎo)傷害DNH不表達的有miR171ab;在干旱誘導(dǎo)后傷害DH與非誘導(dǎo)傷害DNH下均表達的有miR390b,miR399e,miR4806982和miR6915202等4個。以上miRNA的不同表達形式反應(yīng)了其所調(diào)節(jié)的靶機因在應(yīng)對干旱脅迫中的不同反應(yīng)機制。
　　 (3)表達模式分析發(fā)現(xiàn),15個miRNA在3種干旱處理方式中都有不同的表達模式,具有明顯的時序性;在同處理同品種不同部位的比較中

5、,相同表達模式的miRNA數(shù)量很少,體現(xiàn)miRNA具有明顯的組織特異性,SC124和KU50中,DA處理功能葉和根中相似表達模式的miRNA分別有3個(6915202、3747522、3615546)和5個(1229496、1230481、3615546、4806982、5815094),DH處理中功能葉和根中相似表達模式的miRNA分別有5個(1229496、4806982、5178028、5815094,3615546)和0個,DN

6、H處理中功能葉和根中相似表達模式的miRNA分別有3個(3615546、4806982、5815094)和1個(398b);在同處理同部位的六種比較中,品種特異性表現(xiàn)更加明顯,SC124和KU50都具有沒有1個miRNA是相似的表達模式。
　　 (4)本課題組前期研究5個僅在脅迫中表達的miRNA(166a、171ab、390b、398b和399e),在本實驗的干旱脅迫處理中都有表達,驗證了這5個miRNA和脅迫誘導(dǎo)的相關(guān)性;與

7、前期研究相比,本實驗的處理方式、部位和時間點更加細化,結(jié)果也更為清晰而深入:在脅迫處理上,5個miRNA在DA中均沒有表達,只是在DH和DNH中部分表達;在組織部位上,166a和171ab只在根中有表達,在功能葉中沒有表達,只有399e、398b和390b在功能葉和根中都有表達;在脅迫響應(yīng)時序上,166a在DNH處理的根中第1時間點有表達,而在第2和3時間點都沒有表達,其它4個miRNA在3個處理的根或功能葉的3個時間點有明顯的表達。<