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microRN.(miRNA)是一种广泛的存在于真核生物中,长约21-24nt,具有调节功能的非编码小RNA,它由基因组特定区域编码,在Dicer及其它一些酶的作用下成熟,再结合RISC(RNA-induce.silencin.complex),通过碱基互补引导复合体切割靶基因或者阻止靶基因翻译。目前已经发现,在植物中,miRNA对植物根,茎,叶的发育和形态建成有至关重要的调节作用,在幼嫩器官中它对组织和器官的分化具有决定性作用。在各种胁迫条件下,植物体还会诱导表达一些特定的miRNA对环境变化作出一定的应答。siRNA是一种和miRNA很相似的小RNA,通过引导对同源靶基因的切割实现转录后沉默(post-transcriptionalgen.silencing(PTGS)。siRNA参与的调节途径在植物中被认为是防御外来核酸,病毒等入侵物的自我保护机制。miRNA参与的调控途径和siRNA调控途径的调节机理非常相似,而且有一定的重叠。表明它们之间有紧密的联系。siRNA途径的变化不仅引起生物体自身的生理特征发生变化,同时也引起miRNA表达量的变化。因此推测病毒和寄主在相互作用的过程中,病毒侵染生物体后会激活寄主siRNA调控途径,为了在寄主体内生长繁殖,,病毒会以各种方式干扰或阻止siRNA途径的PTGS过程,也诱导了miRNA途径正常的调节功能发生有利于病毒生长和繁殖的变化,从而改变生物体正常的生理过程,表现出相应的症状。
荧光定量PCR是一种灵敏,高效,稳定的的检测方法,与基因芯片相比它有价格低廉,技术条件要求相对较低,可以灵活的根据检测目标的变化和更新随时设计检测体系等优点。但是由于miRNA的自身长度的限制,使它在miRNA检测上的应用受到影响。Che.e.al.(2005)提出在转录过程中使用stem-loopRT-primer来加长模板的荧光定量PCR方法,随后这一方法应用在与人类疾病有关的miRNA的检测方面。但是一直未见到该方法在植物中的应用。本实验中我们针对7条miRNA自行设计stem-loo.RT-primer,PCR引物及检测体系,并优化引物的stem-loop结构使其更适合反应的要求,与其它的荧光定量PCR检测miRNA的方法相比在灵敏性,稳定性,特异性方面都有很大的提高。同时对其靶标mRNA分子也进行了检测。首次实现在植物中使用stem-loo.rea.timeRT-PCR方法对miRNA的检测分析。建立了在植物中研究miRNA与其靶基因表达与植物感病表型相互关系的试验体系,为以后的研究提供参考。
黄瓜花叶病毒(Cucumbe.mosai.virus,CMV)是一种较为常见的植物病毒,番茄不孕病毒(Tomat.asperm.virus,TAV)和CMV同属于雀麦花叶病毒科(Bromorididae)科,它们从病毒粒子外形到基因组结果诸多方面都很相似。它们都编码沉默抑制子2b蛋白对抗植物的siRNA调节途径。但是它们在侵染的寄主上表现的症状有明显差异,CMV-Fny△2b为缺失2b基因的CMV-Fny株系,已不具有表达沉默抑制子2b的能力。不同病毒沉默抑制子通常会特异的对沉默路径中的不同组分产生作用。寄主被这3种病毒侵染后,将会是小RNA调控途径出现不同的变化。通过对miRNA及其靶基因的检测将使有助于了解病毒侵染使寄主的生理特征发生怎样的变化,揭示症状产生的根本原因,搞清致病机理。
经过试验发现在侵染病毒10-15天的阶段,植物体的miRNA出现了整个检测周期最剧烈的变化。而这个阶段也是病毒积累量最大,植物症状最明显的阶段。在CMV-Fny株系,TAV-BJ作用下寄主叶组织中绝大部分靶基因的表达量都出现一定程度的升高,其中前者强于后者,表明可能两者沉默抑制子的作用不同,而CMV-Fny△2b靶基因变化不显著,从症状上来看也出现前两者重后者轻的情况,暗示病毒的介入,引起miRNA调控通路的失常与寄主症状之间的紧密联系。