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Micro RNA(mi RNA)是一类由内源基因编码的长度约为22nt的非编码单链RNA分子。mi RNA以碱基互补配对的方式与靶标基因的m RNA结合,最终可导致靶标基因的m RNA降解或翻译起始抑制,通过基因沉默来调控基因表达。PRL1是一个WD-40家族的RNA结合蛋白,影响mi RNA初级转录本pri-mi RNA的转录与加工,正调控mi RNA和si RNA的积累。PRL1突变体prl1-2具有严重的生长发育缺陷,突变体中pri-mi RNA水平和成熟mi RNA水平明显下降。前期通过对prl1-2进行EMS诱变及抑制子筛选来挖掘与PRL1共同调控小RNA合成代谢通路的新蛋白,我们获得了能够回复prl1-2发育表型的双突变体p35s1。经过图位克隆和基因组重测序,确定了双突变体p35s1的突变基因JMJ14并对其进行功能研究,利用生化、分子和遗传学等手段,探索PRL1和JMJ14之间的关联,进一步解析PRL1调控小分子RNA合成代谢的机理。主要研究结果如下:(1)双突变体p35s1是经EMS诱变获得的prl1-2突变体抑制子。我们以正向遗传学的手段获得可在发育表型上部分回复prl1-2缺陷的双突p35s1,其生长状况与野生型Col-0相近,根系、莲座叶、花序、角果等各器官均发育正常,能明显回复prl1-2突变体的发育表型。Stem-loop q RT-PCR实验结果显示,p35s1中主要mi RNA的积累水平相比prl1-2有明显的升高,接近Col-0中mi RNA积累水平,说明p35s1可部分回复prl1-2中mi RNA的积累量。通过q RT-PCR实验发现p35s1中pri-mi RNA的表达量可部分回复prl1-2突变体中下降的pri-mi RNA水平;另外,突变体p35s1也能将prl1-2中主要mi RNA靶标基因的表达水平部分回复到野生型水平。(2)抑制子p35s1编码H3K4me2/3去甲基酶JMJ14。在F2代回交分离群体中挑选具有p35s1表型的103棵拟南芥,混池后进行全基因组重测序。全基因组数据的重测序分析初步锁定发生点突变的候选基因为:AT4G20400、AT4G21660、AT4G22900、AT4G19490、AT4G32880、AT3G63300。通过进一步的实验验证及测序发现一个突变位点导致基因AT4G20400编码信息提前终止。AT4G20400对应拟南芥数据库中的JMJ14基因,编码组蛋白H3K4me2/3去甲基酶。JMJ14基因CDS序列可互补p35s1的表型,呈现类似prl1-2的表型;JMJ14 T-DNA插入突变体jmj14-1与prl1-2杂交获得的prl1-2 jmj14-1双突变体表型与p35s1相似,以上两结果均验证了基因克隆的正确性。(3)JMJ14通过非FLC依赖性的方式调控花期。在长日照条件下,突变体jmj14和p35s1均表现出早花的表型,而突变体prl1-2具有晚花的表型。q RT-PCR结果显示,prl1-2、p35s1、jmj14、prl1-2 jmj14的花期表型并不受FLC基因的调控,突变体p35s1、jmj14、prl1-2 jmj14的早花表型是由于LFY、SOC1、AP1、FT等基因表达量变化所致。因此,JMJ14是通过影响上述花期调控基因的表达来调控花期,而不以依赖于FLC的方式调控拟南芥的开花过程。(4)JMJ14与Dicer复合体相互作用影响pri-mi RNA的加工成熟。JMJ14的亚细胞定位显示其定位于细胞核中,双分子荧光互补实验显示JMJ14与PRL1、CDC5(Cell Division Cycle 5)、SE(SERRATE)、DDL(DAWDLE)、DCL3(DICLER-LIKE 3)互作。同时,利用免疫共沉淀技术进一步证实JMJ14与PRL1、CDC5相互作用。JMJ14可能通过调控pri-mi RNA加工复合体的活性影响pri-mi RNA的加工成熟。(5)将突变体jmj14-1分别与HYL1-YFP、p MIR167a::GUS转基因株系以及L1沉默株系进行遗传学杂交,鉴定和筛选得到了F2代分离群体中的纯合jmj14-1背景和Col-0背景下的转基因株系。在超高分辨率荧光显微镜下观察拟南芥根尖细胞的YFP信号,发现JMJ14的突变影响了HYL1的定位情况。GUS染色和q RT-PCR对GUS表达量的检测结果表明,p MIR167a::GUS在突变体和野生型背景下表达量没有明显差异,所以jmj14-1不影响MIR167a的启动子活性;L1/jmj14-1中GUS表达量明显高于L1/Col-0中GUS水平,证明JMJ14参与了转基因诱导的基因沉默过程。(6)PRL1介导了H3K4me3/me2的去甲基化。JMJ14是组蛋白H3K4去甲基酶,突变体jmj14-1中的H3K4me3/me2的积累量明显高于Col-0。通过Western blot发现突变体prl1-2和p35s1中H3K4me3/me2的水平相较于Col-0也有明显的升高且低于jmj14-1中H3K4me3/me2的水平。由此可以判断PRL1参与了组蛋白H3K4me3/me2的去甲基化调控。以上结果表明,组蛋白去甲基酶JMJ14作为PRL1的抑制子,能够与PRL1一同参与调控拟南芥小RNA的合成代谢及功能。本研究解析了拟南芥组蛋白去甲基酶JMJ14调控mi RNA合成的分子机制,为植物mi RNA合成代谢调控途径中关键蛋白的挖掘及mi RNA精细调控机制的研究奠定理论基础。