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环状RNA(circular RNA,circRNA)作为一类共价键闭合的单链环状RNA分子,在动物与植物体内广泛存在。已有研究表明,circRNA具有作为miRNA海绵调控靶标基因的表达、参与亲本基因的转录调控、与RNA结合蛋白互相调节等功能。目前,植物中仅有16个物种的circRNA被鉴定,但并不包括甘蓝型油菜(Brassica napus L.)。相关研究已经揭示玉米中的circRNA能直接参与对干旱胁迫应答,因此鉴定分析甘蓝型油菜中的circRNA,对其响应非生物胁迫的分子机制展开研究,将进一步丰富circRNA的生物学功能,同时能为作物的抗性遗传改良提供新的思路与理论基础,为油菜的抗性育种提供潜在的新型分子标记。本研究将油菜品种“ZS11”的幼苗分组置于20%的PEG6000溶液中、300 mmol.l~-~1 的氯化钠溶液中和2 ~oC的昼夜温度的环境中培养,分别模拟干旱胁迫、盐胁迫和低温胁迫的环境,并提取叶片组织用于circRNA的测序。在此基础上,通过生物信息学的方法分析circRNA的分子特征和分布规律,研究油菜circRNA参与非生物胁迫响应的机制。得到主要的结果总结如下:1. 甘蓝型油菜中circRNA的鉴定与其特征分布。在甘蓝型油菜中共鉴定得到1597个circRNA,分析统计它们的特征信息发现:油菜circRNA的数量和表达丰度相比模式物种较低;circRNA主要来源于基因编码区,其中内含子和基因间隔区circRNA的数量明显多于其他物种;circRNA的平均长度为731.19 nt,大于多数已鉴定物种,且部分基因间隔区circRNA长度超过3000 nt;仅有7.42%的剪切位点能够发生反向可变剪切,说明这种现象在油菜中并不普遍;油菜中有37.26%的circRNA具有物种间的保守性,这种保守性与物种间的亲缘关系有紧密的联系。2. circRNA在非生物胁迫环境中的特异性。通过比较对照组、干旱胁迫组、低温胁迫组和盐胁迫组中circRNA的特征,发现胁迫环境可以改变circRNA的数量和表达丰度,但是并不会影响circRNA基本特征的分布。同时发现低温胁迫改变了油菜circRNA的来源类型,其来源于基因编码区的circRNA的数量会随着温度胁迫的发生而增加。3. 构建甘蓝型油菜中circRNA的调控网络。本研究发现共有519个circRNA含有潜在的miRNA靶位点,能与92个miRNA结合。其中,56个miRNA能在参考基因组中找到下游的靶标功能基因。根据它们之间的靶向关系,构建了油菜中“circRNA-miRNA-mRNA”的调控网络,并从其中筛选出含有差异表达circRNA的调控网络。分析发现,部分差异表达的circRNA能结合如mi R169等与非生物胁迫紧密相关的miRNA家族,初步表明油菜中的circRNA可能作为miRNA海绵参与对非生物胁迫的响应。4. circRNA调控亲本基因参与非生物胁迫响应的重要生物过程。通过对差异表达circRNA的亲本基因进行功能富集分析,发现circRNA在干旱胁迫中参与对水分缺失的响应,在盐胁迫中参与对盐和渗透胁迫的响应,在低温胁迫中参与对冷害的响应。同时在三种类型的非生物胁迫中,circRNA可以通过调控与胁迫相关的次级代谢产物、介导植物激素和光合作用的信号传导过程,提高植株对外界环境的感知能力和抵御能力。