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柑橘MIR156和MIR172基因家族成员在成花调控中的功能验证

王晨阳  
【摘要】:microRNA(miRNA)是一类由内源基因编码的长度为21-23nt的非编码单链小RNA分子,在调控植物发育方面发挥着重要的作用。柑橘是世界第一大果树,其童期长、结果晚的特性严重影响了其经济效益和育种进程。已有大量研究报道表明,microRNA 156(miR156)和microRNA 172(miR172)参与调控植物成花转变。本研究前期通过转录组测序,共在枳中获得miR156家族3个成员,分别是PtmiR156a,PtmiR156b,PtmiR156c;以及miR172家族4个成员,分别是PtmiR172-03,PtmiR172-12,PtmiR172-36,PtmiR172-64。分别构建超表达载体,转化模式植物拟南芥和烟草并观察表型,然后通过嫁接初步探究其在植物体内的长距离移动性。主要研究结果如下:1.对PtmiRl56和PtmiR172基因家族成员的序列分析发现:PtmiR156基因家族成员中PtmiR156b和PtmiR156c之间核心序列差异性较小,仅有首尾个别碱基的差异,而PtmiR156a的核心序列与之相比差异较大。PtmiR172基因家族成员间核心序列差异较小,仅有个别碱基的差异。miR156基因家族成员的核心序列在拟南芥,烟草,水稻和普通枳中差异性较小,侧翼序列差异性大,多样性高。miR172基因家族成员在这些种属中的序列分析也得到同样的发现。说明柑橘miR156和miR172基因家族成员保守性较高。2.在拟南芥和烟草中超表达PtmiR156和PtmiR172基因家族成员发现:与野生型相比,PtmiR156转基因拟南芥和烟草株系明显晚花,出现叶型较圆,叶片较小,分枝增多,株型紧凑,果荚较短,种子败育等表型;PtmiR172转基因烟草株系明显早花,叶片随植株生长发育逐渐狭长。PtmiR172-12转基因烟草株系中花朵表现为雌蕊柱头伸长,花色较深;PtmiR172-64转基因烟草株系均在第一代即出现较多分枝。说明PtmiR156延迟植物开花,延长植物营养生长时期。PtmiR172促进植物开花,且影响植物花器官发育。3.采用正反嫁接探究PtmiR156和PtmiR172基因家族成员的长距离移动性发现:当超表达PtmiR156b烟草做砧木时,其野生型烟草接穗中可以检测到成熟PtmiR156b的存在与表达,其表达量明显高于野生型,反向嫁接时仍可以得到同样的发现。当超表达PtmiR172-12烟草作砧木时,其野生型烟草接穗中可以检测到成熟PtmiR172-12的存在与表达,其表达量明显高于野生型,反向亦是。初步推测成熟PtmiR156b和PtmiR172-12在植株内部可以实现从上到下,从下到上的长距离移动。


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