miRNA394：拟南芥生长与胁迫响应的关键分子开关.docxVIP

miRNA394：拟南芥生长与胁迫响应的关键分子开关

一、引言

1.1研究背景与意义

植物在生长发育过程中，不仅要应对各种生物胁迫，如病虫害的侵袭，还要适应诸如干旱、高盐、低温等非生物胁迫。这些环境胁迫严重影响植物的生长、发育、繁殖以及地理分布，是导致农作物减产和品质下降的重要因素。据统计，全球每年因非生物胁迫造成的农作物损失高达数千亿美元，干旱和盐胁迫分别使全球粮食产量平均减产约20%和10%。因此，深入了解植物应对环境胁迫的机制，对于提高植物的抗逆性、保障农业生产和生态系统稳定具有至关重要的意义。

微小RNA（miRNA）作为一类长度约为21-24个核苷酸的内源性非编码小分子RNA，在植物生长发育和应对环境胁迫过程中发挥着关键的调控作用。miRNA通过与靶基因mRNA的互补配对，介导靶基因mRNA的切割或翻译抑制，从而实现对基因表达的精细调控。近年来，大量研究表明，miRNA参与植物的种子萌发、根和叶的发育、开花、衰老等多个生长发育过程，同时在植物对干旱、盐、低温、高温等非生物胁迫以及病虫害等生物胁迫的响应中也起着不可或缺的作用。例如，miR169通过调控NF-YA基因家族成员的表达，参与植物对干旱和盐胁迫的响应；miR398在植物应对氧化胁迫中发挥重要作用，其过表达转基因植株对氧化胁迫的耐受性显著增强。

miR394是植物中高度保守的miRNA家族之一，在拟南芥、水稻、小麦等多种植物中均有发现。在拟南芥中，miR394的靶基因主要是编码F-box蛋白的基因，如LCR（LEAFCURLINGRESPONSIVENESS）。已有研究表明，miR394参与拟南芥的多个生长发育过程，如叶片发育、下胚轴伸长、体细胞胚胎发生等。同时，miR394在拟南芥应对生物和非生物胁迫中也发挥着重要作用，如在应对蚜虫侵害时，miR394的表达上调，通过抑制靶基因LCR的表达，增强拟南芥对蚜虫的抗性。然而，目前对于miR394在拟南芥叶片形态建成以及对盐和干旱胁迫响应中的具体调控机制仍不完全清楚。

本研究以拟南芥为模式植物，深入探讨miR394对拟南芥叶片形态、盐和干旱胁迫反应的调控机制。通过对miR394及其靶基因的功能分析，以及相关信号通路的研究，有望揭示miR394在拟南芥生长发育和抗逆过程中的作用机制，为提高植物的抗逆性和培育抗逆新品种提供理论依据和基因资源。同时，本研究也有助于丰富我们对植物miRNA调控网络的认识，进一步拓展植物分子生物学的研究领域。

1.2miRNA概述

1.2.1miRNA的发现与定义

1993年，美国科学家VictorAmbros和GaryRuvkun在秀丽隐杆线虫中发现了第一个微小RNA（miRNA）——lin-4。他们发现lin-4基因并不编码蛋白质，而是转录产生一种长度约为22个核苷酸的非编码RNA，该RNA通过与lin-14基因的mRNA3非翻译区（3UTR）部分互补配对，抑制lin-14mRNA的翻译，从而调控线虫的发育进程。这一发现揭示了一种全新的基因表达调控机制，然而在当时并未引起广泛关注。

直到2000年，GaryRuvkun团队又在秀丽隐杆线虫中发现了另一个重要的miRNA——let-7。let-7在多种生物体内高度保守，且参与调控细胞的分化、增殖和衰老等重要过程。此后，随着研究技术的不断发展，越来越多的miRNA在不同物种中被陆续发现，人们逐渐认识到miRNA是一类广泛存在于真核生物中的内源性非编码小分子RNA，在基因表达调控中发挥着至关重要的作用。

miRNA是一类长度约为19-25个核苷酸的单链RNA分子，其编码基因通常位于基因组的非编码区域，也有部分位于编码基因的内含子或外显子区域。miRNA基因首先由RNA聚合酶II转录生成初级转录本（pri-miRNA），pri-miRNA经过一系列核酸酶的剪切加工，形成长度约为70个碱基的发夹结构前体（pre-miRNA），pre-miRNA进一步被Dicer酶切割，最终产生成熟的miRNA。成熟的miRNA具有5端磷酸基和3羟基，能够与靶mRNA特异性结合，介导基因表达的调控。

1.2.2miRNA的作用机制

miRNA主要通过与靶mRNA的互补配对，介导靶mRNA的降解或翻译抑制，从而实现对基因表达的负调控。在动物中，miRNA与靶mRNA的结合位点主要位于3UTR，二者通常不完全互补配对，主要依靠miRNA5端第2-8个核苷酸（称为种子序列）与靶mRNA的互补结合来