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miR159和miR319是高度保守的miRNA,它们调控靶基因在植物生长发育中起了重要作用。miR159和miR319的产生方式、二级结构、成熟序列等存在高度相似,且都来自同一祖先,两者被归为同一家族,在植物生长发育中有相似的作用。但是,由于靶基因以及时空表达的差异,它们存在功能上的分化。在本实验室前期的研究中,通过高通量测序分析,发现miR159和miR319在白菜‘矮脚黄’核雄性不育两用系‘Bajh97-01A/B’的不育株系和可育株系中的表达差异较大,暗示它们可能参与白菜花粉发育过程。白菜经历全基因组三倍化事件后,编码基因和miRNA家族成员数量都增多,它们的表达模式、生物学功能和调控通路都发生了改变。在本论文中,我们对白菜miR159和miR319家族成员进行生物信息学分析,对它们的进化和表达模式进行研究。随后,构建白菜miR159和miR319的过表达载体,通过转化菜心和异源表达拟南芥,观察不同转基因植株之间的表型差异,对白菜miR159和miR319不同成员的生物学功能进行比较。结合5’RACE、烟草体外共表达和qRT-PCR实验,对白菜miR159和miR319的调控通路进行初步研究。获得的主要结果和结论如下:(1)经过BLASTN查找后,在白菜中分别鉴定到7个miR159和miR319的前体基因,其中,白菜miR159a和miR159b具有相同的前体基因。白菜miR159和miR319的前体基因具有较高的保留率,除了miR159c和miR319b的前体基因外,其它的前体基因都存在三个拷贝,且三个拷贝的序列相似性较高。通过序列比对分析,发现miR159和miR319成员成熟序列和前体基因序列在白菜与拟南芥具有较高的保守性,它们的成熟序列在21个碱基中,有17个相同。对白菜miR159和miR319成员的二级结构进行分析,发现它们与拟南芥miR159和miR319高度相似,都能形成“bi-duplex”类型的茎环结构。(2)构建白菜和拟南芥中miR159和miR319前体基因的系统发育树的分析,结果表明,白菜miR159和miR319成员与拟南芥中的亲缘关系存在差异。miR319a的三个前体基因只有Bra-MIR319a2与拟南芥miR319a的前体基因亲缘关系近,其他两个拷贝与Bra-MIR319b成为一支,与拟南芥中miR319a和miR319b前体基因的亲缘关系较远。在白菜中,miR319c和miR159c的前体基因与miR159a和miR319a前体基因的亲缘关系较远。通过启动子GUS染色发现,白菜miR159和miR319成员具有不同的时空表达模式。白菜miR159a三个前体基因启动子的时空表达在成熟花粉和萼片中存在差异,miR319a的三个拷贝只有白菜MIR319a2的启动子在发育后期的花药和开放花的花瓣中表达,miR319c的三个前体基因只有白菜MIR319c3启动子在花药中表达,白菜MIR319c2和白菜MIR159c的启动子时空表达模式被限制在花发育后期的离层处,其他前体基因检测不到启动子的时空表达模式。不同的时空表达模式说明它们在白菜生长发育过程中存在功能分化。(3)通过构建白菜MIR159a和MIR159c过表达载体,遗传转化菜心,观察转基因植株的表型发现白菜过表达MIR159a和MIR159c都会引起花粉败育,且花粉败育都是由于花粉粒内含物降解导致花粉内壁消失,从而引起花粉皱缩。白菜过表达MIR159a和MIR159c植株花粉出现败育的时期不同,过表达MIR159a产生的花粉败育比例要高于过表达MIR159c植株,且白菜过表达MIR159a还会引起花粉管萌发异常,表明白菜miR159a和miR159c存在不同的调控模式。(4)白菜MIR319a、MIR319b、MIR319c异源表达拟南芥,观察转基因植株表型,结果发现白菜MIR319a、MIR319b、MIR319c都能影响叶片和花瓣细胞的分裂和分化,导致叶片和花瓣褶皱。白菜MIR319a异源表达还会引起花粉败育,与白菜过表达MIR159产生花粉败育的原因相似,都能引起花粉粒内含物降解,影响花粉内壁的构建,表明白菜miR159和miR319a存在相同的靶基因。将白菜MIR319c过表达载体遗传转化菜心,观察转基因表型发现,白菜中过表达miR319c也能影响细胞分裂,产生较大的花器官。白菜miR319c过量表达也能引起花粉内含物降解,导致花粉败育。(5)通过5’RACE和烟草体外共表达实验,发现白菜miR159和miR319存在共同的靶基因BcMYB101-1。此外,白菜miR159和miR319a能抑制BcMYB101-2的表达,但白菜miR319c不能作用BcMYB101-2。白菜miR159和miR319与BcMYB101-1和BcMYB101-2的时空表达模式的差异导致miR159和miR319对BcMYB101-1和BcMYB101-2的调控模式存在分化。与拟南芥中miR159和miR319的共同靶基因相比,白菜发生三倍化事件后,miR159和miR319的调控通路发生了改变。