MicroRNA是植物生长发育和环境响应的重要调节元件。对microRNA加以改造使之产生新的靶向功能,称之人工microRNA。人工microRNA在遗传学研究和植物基因工程上有广泛的应用前景。在植物中表达识别病毒RNA序列的人工miRNA可以结合并降解病毒RNA基因组,从而产生对病毒的抗性。CMV病毒是一种极具侵染力的病毒,在番茄生产上造成严重损失。本研究设计了两个人工miRNA,分别识别CMV病毒2a/2b基因编码区重叠部位和病毒RNA基因组的3’非翻译区的的保守区域,并转化番茄感病品种。表达人工miRNA的转基因番茄表现出高效的CMV抗性,并且在接种非目标病毒TMV和TYLCV后仍然保持对CMV病毒的稳定抗性。表明人工miRNA能够耐受非目标病毒的干扰。将转基因接穗嫁接到发病植株上,显示出在病毒高压下持久稳定的抗性。通过嫁接接种实验表明人工miRNA的抗病模式是细胞自主性的,不能作为通过维管束长距离传递的抗病毒信号分子。本研究培育了两个优良的抗病毒转基因番茄材料,并解答了人工miRNA抗病毒的几个机理问题,为利用人工miRNA培育抗病毒植物提供了一个成功的案例以供参考和借鉴。MicroRNA调控植物多种发育过程和生理反应,包括干旱应答。本研究发现番茄sly-miR169受干旱诱导表达。而其4个靶基因,即3个NF-YA家族基因(SINF-YA1/2/3)和一个MRP基因(SlMRP1)的表答在干旱处理时明显下降。在番茄植株中组成性表达sly-miR169家族一个成员sly-miR169c导致靶基因的表达量显著下降。与非转基因对照植株相比,转基因植株气孔开度、蒸腾速度、离体叶片失水率等显著降低,在整体上显示更高的耐旱性。盐处理发现转基因植株对NaCl更敏感。由于MRP蛋白参与细胞离子运输,推测sly-miR169通过调控气孔保卫细胞离子运输控制气孔开关。序列的进化树分析显示MRP1基因在种子植物中是miR169的一个古老靶基因,但其miRNA识别位点产生的一些新的突变使得该基因在一些物种中逐渐脱离miR169的控制。miRNA156是一个植物特异性的microRNA,在植物发育过程中起重要调控作用。本研究在番茄中超表达sly-miR156后,SBP-box基因等靶基因在转基因组织中的表达明显下调。转基因植株的株型、叶片、枝条、花序及果实等多个性状产生明显变化。其中,花序结构等性状变得与sft突变体表型相似。检测发现SFT基因在转基因植株中的表达明显降低。由此推断sly-miR156和SBP-box基因可以通过调控SFT基因控制植株成花过程和花序发育。