小麦小分子RNA MIR9674a、MIR408和MIR9780分子特征及耐逆功能研究

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小麦在生长发育过程中可能会受到多种逆境的影响,其中营养胁迫和高盐胁迫是限制作物生长的主要影响因子。植物MicroRNA参与植物生长发育过程多方面的调控,并且在介导植株抵御逆境中发挥重要的作用。因此,本研究以实验室前期的工作积累为基础,对TaMIR9674a、TaMIR408以及TaMIR9780的分子特征和耐逆功能进行了研究,主要研究结果如下:1.TaMIR9674a和TaMIR9780对高盐胁迫明显应答,其初始序列长度均为89 nt,成熟区序列长度均为20 nt,TaMIR9674a成熟序列位于13 nt至33 nt,TaMIR9780成熟序列位于68 nt至88 nt。2.在高盐胁迫处理下,融合TaMIR9674a正义系烟草植株与野生型相比,植株长势更健壮,鲜重增加,叶面积增大,保护酶活性升高,可溶性糖含量增加,丙二醛含量和电导率下降。反义系植株则表现出与正义系相反的结果。TaMIR9674a正义系烟草植株保护酶相关基因、ABA受体(PYL)相关基因及介导ABA信号转导的SnRK2家族基因表达水平也发生了变化,TaMIR9674a正义表达转基因烟草植株的SOD1、FeSOD、Mn1SOD、POD1.2、POD1.3、POD1.6、POD2.1、CAT1.1、CAT1.2及PYL8、PYL11和SAPK1、SAPK3、SRK2E-9、SRK2A-4基因上调表达,但上述基因在TaMIR9674a反义表达转基因株系中下调表达。上述结果表明,在高盐胁迫下,TaMIR9674a转基因株系通过快速关闭气孔、增加体内渗透调节物质含量以减少水分散失,通过细胞保护酶相关基因的的表达调控增强保护酶系统的清除能力,降低MDA等膜脂过氧化产物积累等,使植株形态得到改善,细胞功能得以维持。3.本研究利用在线分析工具对TaMIR408作用的靶基因进行了预测,结果表明,3个参与生化代谢(TaCP、TaMP和TaBCP),2个参与信号转导(TaKRP和TaABP),1个参与微管组织(TaMP)。低磷胁迫下,超表达的转基因株系较野生型相比长势有所改善,植株磷含量和磷积累量增加;在高盐胁迫下,可溶性糖和脯氨酸含量升高。因此,TaMIR408可能通过调控靶基因的转录来介导植株抵御低磷和高盐逆境的能力。4.初步鉴定了TaMIR9780在高盐胁迫下的表型特征,结果显示,在正常培养条件下,转基因株系与野生型在长势和形态特征上无明显差异,但在高盐胁迫下,转基因正义系与野生型相比,植株略大于野生型,而反义系株系的长势明显弱于野生型。有关TaMIR9780的耐逆能力与分子特征还需进一步探究。综上所述,TaMIR9674a、TaMIR408和TaMIR9780均对高盐胁迫明显应答。TaMIR9674a转基因株系,在高盐胁迫下通过快速关闭气孔和增加体内渗透调节物质含量,维持细胞渗透压,同时,增强保护酶系统的清除能力,降低MDA等膜脂过氧化产物的积累等生理生化过程降低细胞膜的损伤。TaMIR408通过调控其作用的靶基因在低磷和高盐胁迫下通过改善植株磷的吸收能力和植株磷累积吸收量保障生长发育过程中磷的供应能力应对低磷胁迫。在高盐逆境下,通过渗透调节物质脯氨酸含量和可溶性糖含量的增加,改善植株的渗透调节能力,在上述两种胁迫下超表达TaMIR408的转基因株系较野生型相比长势得到改善。
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