GhR-miR160负调控棉花叶片衰老功能验证

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陆地棉(Gossypium hirsutum L.)是我国最重要的经济作物之一,并且是与农业和纺织工业密切相关的重要商品。棉花最主要的源器官是叶片,且其绝大部分的干物质都来自于叶片,因此,叶片的早衰会导致棉花减产降质。目前,对于棉花叶片衰老的研究主要集中在生理生化水平,对调控叶片衰老的关键基因的作用机理的研究比较缺乏。  MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约为21nt内源非编码单链小分子RNA,主要在转录后水平调节基因表达,通过调控靶基因参与植物的生长发育过程以及植物对逆境的响应过程。研究证明,miR160参与了对植物生长发育过程的调控,本研究对棉花miR160进行了生物信息学分析,棉花叶片中的表达模式分析并转拟南芥做更深入的功能验证分析,初步明确了miR160对叶片衰老的调控,试验结果如下:  1、在miRBase(http://www.mirbase.org/,release21)中共获得pre-miR160数据141条,miR160数据150条,分布在19个物种共41种植物中,对150条miR160数据进行多重序列比对,对141条pre-miR160数据进行系统发育树分析,结果表明miR160在进化过程中高度保守。  2、对中棉所10号(早熟早衰品种,CCRI10)和辽4086(早熟不早衰品种,Liao4086)4个时期(7day、21day、35day、49day)子叶进行表型观察,在子叶生长35d,CCRI10的衰老程度比Liao4086更为严重,荧光定量PCR结果表明,此时期的Liao4086子叶中miR160表达量上调,靶基因RRP41L表达量下调,说明miR160可能通过作用于靶基因延缓子叶的衰老。  3、棉花miR160过表达载体转化拟南芥发现,该基因可延迟拟南芥抽薹开花时间,延缓叶片衰老。分别取生长20d、30d、40d和50d的转基因和野生型拟南芥莲座叶,测定拟南芥衰老相关基因12(senescence-associated gene12,SAG12)的表达量,同时进行叶绿素测定,结果表明,在拟南芥生长的40d和50d,与野生型拟南芥相比,转基因型拟南芥SAG12的表达量低,而叶绿素含量高,表明转基因型拟南芥的衰老速度远远低于野生型拟南芥,miR160负调控叶片衰老。
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