水稻miR393与靶基因的精细表达模式及其在Auxin反应通路中的作用
miR393是水稻中5大保守miRNA家族成员之一，通过调控编码生长素受体基因TIR1及AFB2表达影响Auxin信号通路，因此在植物的生长发育与逆境胁迫等方面发挥重要的调控功能。然而，水稻miR393与其靶基因相互作用的精细时空特征尚不清楚。在本课题中我们主要利用启动子分析及表达变化转基因株系，运用环氧树脂切片技术研究水稻miR393a、TIR1和DR5在根和胚芽鞘组织的精细表达模式，并利用过量和抑制miR393表达的转基因株系对Auxin反应通路中相关基因家族转录水平进行检测和分析。获得的主要结果如下: 1、miR393及其靶基因在根和胚芽鞘中的精细空间表达特征 通过对启动子株系的GUS染色及环氧树脂切片，结果显示在侧根形成过程中，miR393a主要在侧根基部的中柱组织、中柱鞘细胞以及内皮层表达;而靶基因TIR1在侧根的这些部位并不表达，却在侧根基部与侧根尖端之间的组织中强表达，呈现与miR393a表达的空间互补特征。主根根尖的切片结果显示，TIR1在除根尖外和表皮以外的皮层和中柱组织区域表达，而miR393a在根尖区域不表达。以上实验结果表明在主根和侧根组织中miR393a和靶基因TIR1的表达区域并不重叠，具有明显的空间互补特征。 miR393a在胚芽鞘尖端强表达，而TIR1在胚芽鞘中并不表达，呈现出与主根中相反的表达特征。 此外，检测生长素反应的DR5活性在侧根基部的中柱组织、中柱鞘细胞、内皮层、侧根尖端、主根的中柱组织以及胚芽鞘尖端都很强烈，说明水稻miR393a与靶基因TIR1的转录活性部位位于Auxin反应强烈的区域内，与Auxin反应密切相关。利用miR393a抑制表达的MIM393株系进行DR5活性观察，发现在MIM393株系的侧根形成过程及主根的不同区段，Auxin反应增强，说明抑制miR393a对靶基因的剪切作用能增强侧根及主根的Auxin反应。 2、Auxin反应相关基因家族的表达模式 我们运用qRT-PCR实验技术检测正常萌发2天的水稻幼苗各组织中Auxin反应相关基因的表达模式。结果显示:1）生长素合成相关的YUC家族主要在胚芽鞘、幼叶及根中强表达，胚芽鞘中YUC2表达量最高，幼叶及根中YUC6表达量最高。2）生长素运输相关的LAX家族在胚芽鞘，根以及幼嫩叶片中强表达，并且表达量最高的为LAX5。3）生长素分解相关的GH3家族主要在胚芽鞘中强表达，其中GH12表达量最高。4)IAA家族主要在胚芽鞘及根中表达，其中IAA11、IAA12、IAA14、IAA16和IAA31在胚芽鞘中强表达;IAA23在根中表达量最高。5) ARF家族主要在胚芽鞘及根中表达，其中ARF6、ARF10、ARF16及ARF21在胚芽鞘中强表达;ARF7A在根中表达量最高。上述结果表明，涉及Auxin合成、运输、分解及下游的ARF反应基因在胚芽鞘以及幼根中表达活跃。 3、OsmiR393表达水平对Auxin反应相关基因家族表达的影响 通过检测过表达MIR393(OE)株系及抑制MIR393(MIM393)株系胚芽鞘与根中Auxin途径各基因家族的表达情况，主要发现miR393促进胚芽鞘中Auxin合成相关基因YUC1、YUC2、YUC3和YUC4以及生长素分解相关基因GH3-5和GH-12的显著上调，而生长素运输相关基因LAX1、LAX2和LAX3的显著下调。而在幼根中,miR393最明显的作用是引起生长素运输相关基因的极显著下调。 综上所述，水稻miR393a与靶基因TIR1表达位点具有精细的空间特异性，miR393能影响涉及Auxin合成、运输及分解基因的表达水平。
水稻;非编码核糖核酸393;靶基因;基因表达;Auxin反应通路
浙江大学
硕士
遗传学
边红武
2015
中文
S511.01
82
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）