【摘 要】
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MicroRNA(miRNA)是一类长度约19-24nt的内源非编码小分子RNA。在植物体内主要通过直接剪切或抑制翻译的方式调节靶基因表达。miRNA作为基因转录后水平的内源性调节因子,在植物的生长发育以及生物或非生物胁迫过程中发挥重要功能。microRNA408(miR408)是一个在陆生植物中高度保守的miRNA,表明其在植物生长发育过程中极为重要。过量表达miR408能够显著促进拟南芥植株营
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MicroRNA(miRNA)是一类长度约19-24nt的内源非编码小分子RNA。在植物体内主要通过直接剪切或抑制翻译的方式调节靶基因表达。miRNA作为基因转录后水平的内源性调节因子,在植物的生长发育以及生物或非生物胁迫过程中发挥重要功能。microRNA408(miR408)是一个在陆生植物中高度保守的miRNA,表明其在植物生长发育过程中极为重要。过量表达miR408能够显著促进拟南芥植株营养生长;抑制miR408表达的转基因拟南芥表现出花序发育异常,结实率降低等表型。然而,miR408参与调控的分子机制仍不清楚。在营养生长期,miR408过表达株系(MIR408-OX)与野生型相比,生长优势明显,生物学产量及种子产量均显著提高。细胞生物学统计表明MIR408-OX植株幼苗叶片表皮细胞面积显著增大,但是细胞数目无显著变化。在MIR408-OX转基因拟南芥幼苗中,细胞质流动性关键基因myosin Ⅺ以及赤霉素(GA)合成酶关键基因显的表达水平显著增加。研究表明miR408是调控植物体内Cu离子平衡的一个关键因子。MIR408-OX转基因植株中非光合作用铜离子结合蛋白的含量受到抑制,而铜离子转运蛋白PPA1的转录水平显著上升,进而促进细胞质内铜离子向叶绿体转移,增加质体蓝素(PC)的积累,从而导致转基因植物的光合作用效率显著升高。转录组测序数据表明过表达miR408能够直接或者间接的影响多种生理生化代谢途径,尤其是叶绿素合成和光合作用过程。过量表达miR408的两个下游靶基因plantacnyanin(ARPN)和Laccase13(LAC13)导致转基因拟南芥的生物学产量和种子产量均显著降低,这与miR408转基因沉默株系(amiR408)的表型相似。通过验证启动子活性实验发现,MIR408基因的初始转录本中存在编码多肽的潜在开放阅读框,将其命名为miPEP408。拟南芥原生质体亚细胞定位结果表明,miPEP408可能在细胞质和细胞核中发挥功能。转基因植株pMIR408+ORF1.1+eGFP的根部定位验证了这一结果。目前,分别获得了 miR408和miPEP408单独过表达及共同过表达株系,将继续深入探究miR408和miPEP408参与植株生长发育的分子机制。综上所述,过表达miR408可显著增强拟南芥的生长优势,提高拟南芥植株生物量以及种子产量。另外,miR408初始转录本可能编码一个潜在的功能性多肽,但是其生物学功能仍需进一步深入研究。
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