miRNA-156基因家族进化及功能分析
杨树MIR156基因家族的进化与功能分化
杨树MIR156基因家族的进化与功能分化作者：刘志祥曾超珍周永青谭晓风来源：《江苏农业科学》2014年第01期摘要：为阐明杨树MIR156基因家族的进化过程和功能分化，研究了杨树MIR156基因家族的扩张模式、倍增时间、系统发育、表达方式、启动子元件和靶基因。
结果表明：杨树MIR156基因家族主要通过染色体大片段重复实现扩张，而串联重复对此没有贡献；不同家族成员表达方式已分化，其中ptc-MIR156g/h/i/j表达活性最高；家族成员启动子顺式作用元件存在差异；杨树MIR156的靶基因包括29个SBP结构域蛋白质，由于成熟序列存在差异，家族成员调控的靶基因也表现出差异。
说明杨树MIR156基因家族成员的功能已经分化，在杨树中可能形成了复杂的调控网络。
关键词：杨树；microRNA；MIR156基因家族；分子进化；功能分化中图分类号： Q943文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）01-0026-04收稿日期：2013-08-13基金项目：湖南省自然科学基金（编号：13JJ3095）；中南林业科技大学青年基金（编号：QJ2011042B）。
作者简介：刘志祥（1978—），男，湖南湘阴人，博士研究生，讲师，主要从事植物分子遗传学研究。
E-mail：liuzx0927@。
通信作者：谭晓风，博士，教授，主要从事林业生物技术研究。
Tel：（0731）85623406；E-mail：tanxiaofengcn@。
杨树是全球范围内广泛栽培的速生丰产用材树种和生物质能源树种，具有重要经济价值，同时在生态环境保护中也具有重要价值[1]。
自毛果杨（Populus trichocarpa）基因组完成测序后[2]，杨树作为一个重要的模式系统广泛用于木材形成、周期性生长、适应性等方面的研究[3]。
植物微RNA（microRNA，miRNA）是一类具有调控作用的非编码小分子RNA。
miRNA 由基因组编码，通过RNA聚合酶Ⅱ转录，通过DCL等蛋白的剪切加工形成长约21 nt的成熟序列，并在多种蛋白质的参与下识别与其序列互补的靶mRNA并介导其翻译抑制或剪切，从而实现对靶基因的转录后调控。
MIR156调控植物镉胁迫耐受机制研究及应用
MIR156调控植物镉胁迫耐受机制研究及应用利用植物修复土壤污染是一种新兴的环境生物技术,其研究的基础是超积累植物(hyperaccumulator)的发现和应用,但超积累植物大都具有生物量相对较小、根系不够发达等缺陷,不能投入到大型生产实践中。
MIR156作为植物生长发育的重要调控因子,可以调控植物生长周期、生物量及根系发育等。
本研究首先以拟南芥为试验材料,采用基因敲除和过表达技术,产生过表达MIR156拟南芥植株(35S::MIR1564)和MIM156敲除拟南芥植株(Ubi10::MIM156),并研究它们对Cd胁迫的耐受表型及耐受机制。
然后,选择镉超累积植物伴矿景天,开展MIR156调控植物镉胁迫耐受机制研究成果的应用,即在伴矿景天愈伤组织上,进行MIR156的过表达和敲除,以探究MIR156-SPLs网络途径调控下植物相关镉耐受和富集差异,解析MIR156-SPLs信号途径改良伴矿景天的可行性。
主要结论如下:(1)拟南芥植株真叶长出后转基因植株与野生型植株表型逐渐表现出不同,35S::MIR156A叶片发生速率明显快于WT,并且下表皮毛发生显著晚于WT,叶片较圆缺刻少,开花延迟。
Ubi10::MIM156表现出快速成熟的表型,叶片数量低于35S::MIR156A和WT,叶片缺刻多。
(2)为了研究MIR156在拟南芥响应镉胁迫的过程中的作用,首先观察镉胁迫处理拟南芥的表型和损伤等级,统计结果显示,相比WT,MIR156过表达的植株35S::MIR156A在遭受镉胁迫后损伤较轻,而MIR156敲除的植株Ubi10::MIM156易发生严重的镉胁迫损伤表型。
(3)拟南芥地上、地下的Cd含量的测定结果表明,根部镉的吸收量:35S::MIR156A>Ubi10::MIM156>WT;而地上部分的镉含量与地下不同,Ubi10::MIM156>WT>35S::MIR156A。
油菜miR156基因家族及其靶基因生物信息学分析及鉴定
收稿日期：２０１７１２０４ 基金项目：湖北省自然科学基金（２０１６ＣＦＢ２８６）；国家 ８６３计划（２０１３ＡＡ１０２６０２） 作者简介：李晓康（１９９４－ ），女，硕士研究生，研究方向为功能基因组学，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｘｉａｏｋａｎｇ０６８４＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 通讯作者：华 玮（１９７７－ ），女，研究员，从事油菜功能基因组研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕａｗｅｉ＠ｏｉｌｃｒｏｐｓ．ｃｎ
摘要：为阐明油菜 ｍｉＲ１５６基因家族的进化过程以及与靶基因的作用位点，分析了油菜 ｍｉＲ１５６基因家族的序
列特征、进化模式和候选靶基因，共获得 ３５个 ｂｎａ－ｍｉＲ１５６基因，对应 ４４个成熟序列。这些 ｂｎａ－ｍｉＲ１５６基因分 布在油菜的 １７条染色体上，其中 Ｃ３染色体上分布着 ５个 ｂｎａ－ｍｉＲ１５６基因。ｂｎａ－ｍｉＲ１５６基因在产生成熟序列 的区域高度保守，而其它位置保守性较低，进化分析结果显示 ｂｎａ－ｍｉＲ１５６家族可以分为 ５个分支，家族成员分布 较为分散，位于同一条染色体上的 ｂｎａ－ｍｉＲ１５６基因并没有表现出更近的亲缘关系。另外，系统发育分析结果显 示 ＳＢＰ－ｂｏｘ基因在双子叶植物油菜、拟南芥中存在相似的进化模式，进一步发现只有部分 ＢｎａＳＢＰ家族基因拥有 ｂｎａ－ｍｉＲ１５６的作用位点，其中 ３０个 ＢｎａＳＢＰ基因的靶位点位于编码区，１１个位于 ３′ＵＴＲ。一些拥有 ｂｎａ－ｍｉＲ１５６ 作用位点的 ＢｎａＳＢＰ具有组织表达特异性，因此 ｂｎａ－ｍｉＲ１５６可能与 ＢｎａＳＢＰ相互作用，调控油菜生长发育过程。
中国油料作物学报 ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｉｌＣｒｏｐＳｃｉｅｎｃｅｓ
２０１８，４０（２）：１６３－１７３ ｄｏｉ：１０．７５０５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－９０８４．２０１８．０２．００１
microRNA_155研究进展
文章编号 ：１００４－０３７４（２０１０）０２－０１３９－０４收稿日期：２００９－０７－３１；修回日期：２００９－１０－２０＊通讯作者： Ｅ－ｍａｉｌ： ｗｅｉｘｉｎｈｕ＠ｍａｉｌ．ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎｍｉｃｒｏＲＮＡ－１５５研究进展李 江，胡维新＊（中南大学生物科学与技术学院分子生物研究中心，长沙 ４１００７８）摘 要：ｍｉｃｒｏＲＮＡｓ（ｍｉＲＮＡｓ）是一类进化上保守的非编码单链小ＲＮＡ，长１９～２４个核苷酸，能在转录后降解靶基因ｍＲＮＡ或抑制基因的翻译。
ｍｉｃｒｏＲＮＡ－１５５（ｍｉＲ－１５５）具有多种生物学功能，它能影响造血细胞的分化，并在炎症反应、免疫反应中发挥重要作用。
大量研究表明，ｍｉＲ－１５５在多种肿瘤细胞中过表达，推测其与肿瘤的发生发展密切相关。
随着研究的深入，ｍｉＲ－１５５可能成为新的肿瘤标志物及肿瘤基因治疗的新靶点。
关键词：ｍｉＲ－１５５；造血细胞；炎症反应；免疫反应；肿瘤中图分类号：Ｑ７１；Ｒ７３０．２３１ 文献标识码：ＡThe progress of microRNA-155 researchLI Jiang, HU Wei-xin*(Institute of Molecular Biology, School of Biological Science and Technology,Central South University, Changsha 410078, China)Ａｂｓｔｒａｃｔ： ｍｉｃｒｏＲＮＡｓ （ｍｉＲＮＡｓ） ａｒｅ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｉｌｙ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ， ｓｉｎｇｌｅ－ｓｔｒａｎｄｅｄ， ｎｏｎ－ｃｏｄｉｎｇ ＲＮＡｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ １９~2４ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｄｅｇｒａｄｅ ｍＲＮＡ ｏｆ ｔａｒｇｅｔ ｇｅｎｅ ａｆｔｅｒ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｒ ｓｕｐｐｒｅｓｓｇｅｎｅ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ． Ｒｅｃｅｎｔｌｙ， ｍｉＲ－１５５ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ａｓ ａ ｔｙｐｉｃａｌｌｙ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍｉＲＮＡ ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎ－ｔｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｍａｔｏｐｏｉｅｔｉｃ ｃｅｌｌｓ， ａｎｄ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｏｌｅ ｉｎ ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ａｎｄ ｉｍｍｕｎｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ． Ａｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｔｕｄｉｅｓ ｈａｖｅ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｍｉＲ－１５５ ｏｖｅｒ－ｅｘｐｒｅｓｓｅｓ ｉｎ ａ ｌｏｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｕｍｏｒ ｃｅｌｌｓ， ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｉｔ ｍｉｇｈｔｂｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｕｍｏｒｓ． Ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ ｔｈａｔ ｍｉＲ－１５５ ｉｓ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｂｅ ａ ｎｏｖｅｌ ｔｕｍｏｒｍａｒｋｅｒ ａｎｄ ａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕｍｏｒ ｇｅｎｅ ｔｈｅｒａｐｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｉＲ－１５５； ｈｅｍａｔｏｐｏｉｅｔｉｃ ｃｅｌｌｓ； ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ； ｉｍｍｕｎｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ； ｔｕｍｏｒｍｉｃｒｏＲＮＡｓ（ｍｉＲＮＡｓ）是一种类似于ｓｉＲＮＡ，长１９～２４个核苷酸，内源性非编码蛋白质的小ＲＮＡ分子。
超量表达胡杨peuMIR156j基因增强拟南芥耐盐性
第33卷第6期2011年11月北京林业大学学报JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITYVol．33，No．6Nov．，2011收稿日期：2011--05--03基金项目：“948”国家林业局引进项目（2007--4--01）、国家自然科学基金项目（30730077、30972339、31070597）、“十二五”国家科技支撑计划课题（2011BAD38B01）、北京市共建项目专项“森林质量升级及高效利用产学研联合研究生培养基地建设”。
第一作者：段中鑫。
主要研究方向：抗逆分子生物学。
电话：010--62336400Email ：duanzx@bjfu．edu．cn地址：100083北京市清华东路35号北京林业大学生物科学与技术学院。
责任作者：夏新莉，教授，博士生导师。
主要研究方向：抗逆分子生物学。
电话：010--62336400Email ：xiaxl@bjfu．edu．cn地址：同上。
尹伟伦，教授，博士生导师，院士。
主要研究方向：植物生理与生物技术。
电话：010--62338080Email ：yinwl@bjfu．edu．cn地址：同上。
本刊网址：http ：∥journal．bjfu．edu．cn超量表达胡杨peu-MIR156j 基因增强拟南芥耐盐性段中鑫覃玉蓉夏新莉尹伟伦（北京林业大学林木育种国家工程实验室）摘要：MicroRNAs （miRNAs ）是一类内源性的非编码小分子RNA 。
本文克隆了miR156j 的前体（peu-MIR156j ），并将其转入拟南芥获得35S ：MIR156j 转基因植株。
对转基因植株的鉴定表明，过量表达miR156j 增加了拟南芥莲座叶的发生，导致叶片浓密及开花延迟。
这一结果表明：同拟南芥、水稻等物种类似，胡杨miR156j 主要对植株发育起重要作用，其功能具有保守性。
同时发现超表达胡杨miR156j 的拟南芥在盐处理下萌发率与生长状况优于野生型，RT-PCR 检测显示靶基因SPL6、SPL9及SPL11的表达下调，证明它们被miR156j 负调控。
通过OsmiR156对OsSPL14的调控确定水稻的理想株型
通过OsmiR156对OsSPL14的调控定义水稻的理想株型提高作物产量是现代农业的一个重大挑战。
新的植物类型即理想株型（IPA）的发展，已经被提议用来作为提高现有高产品种水稻产量潜力的一种手段。
在这里，我们报告的IPA1（理想株型1）克隆和数量性状位点半控制，该基因明显的改变了水稻的株型，并且大幅度提高了水稻的产量。
IPA1的数量性状位点能够编码OsSPL14基因（SOUAMOSA启动子结合蛋白—LIKE14），并且通过体内的小RNA（miRNA）调控。
我们证实了OsSPL14基因中的一个点突变干扰OsmiR156直接调节OsSPL14，从而形成了分蘖数降低，抗倒伏能力增强，并且产量得到提高的一个“理想”水稻株型。
我们的研究表明，OsSPL14可能有助于通过促进新的优良大米品种的培育来提高水稻产量。
水稻植株形态对于粮食产量非常重要，它取决于植株的高度，分蘖数和分蘖角度以及穗的形态。
理想株型（IPA）的重要特点包括分蘖数低且有较少的无效分蘖，比目前种植品种有更多的穗粒数，厚实而强壮的茎。
然而，对于形成理想株型的分子机制和增加潜在产量（的机制）还待进一步探讨，以及利用该基因来改善水稻植株形态的应用是非常有限的。
不同的水稻品种具有显著不同的植株形态，因此具有不同的产量潜力。
相对于目前的栽培稻品种，包括籼稻品种-- Taichung Native 1（TN1），粳稻系列植物--Shaoniejing（SNJ）的株型，在株高，分蘖数和穗形态（图1A）这三个性状验证了理想株型的的概念。
用TN1或Hui7（一种粳稻）回交杂种SNJ的实验表明株高、分蘖数和穗形态在回交后代中不发生分离，这意味着TN1或Hui7和SNJ在株型（IPA）之间的差异可能是由单一基因位点控制的。
因此，我们指定决定SNJ形态的位点为IPA1（理想株型1）。
遗传分析表明IPA1是不完全显性的，证据是杂合植株（OsSPL14IPA1/ipa1）的表型介于纯合植株OsSPL14IPA1/IPA1和OsSPL14ipa1/ipa1之间（补充图1）。
盐胁迫条件下水稻抗氧化酶家族基因的表达分析
盐胁迫条件下水稻抗氧化酶家族基因的表达分析随着全球气候的变化，盐渍化土地的面积在逐年增加，严重威胁着农业生产的稳定性和可持续性。
水稻作为重要的粮食作物，其生产受到了盐渍化土地的影响。
研究水稻在盐胁迫条件下的表现及其应对机制对于提高水稻的耐盐性，保障粮食供应有着重要的意义。
水稻的抗氧化酶家族是水稻抗逆性研究的热点之一。
抗氧化酶家族通过清除细胞内产生的自由基，保护细胞免受氧化损伤，提高植物对环境胁迫的适应能力。
本文将从表达分析的角度探究水稻抗氧化酶家族基因在盐胁迫条件下的表达变化，为解决水稻盐渍化土地种植问题提供科学依据。
一、盐胁迫条件下水稻抗氧化酶家族基因表达的变化研究发现，在盐胁迫条件下，水稻植株的抗氧化酶(SOD)活性显著增强，同时其他抗氧化酶如过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)也得到了一定程度的提升。
这表明，在盐胁迫条件下水稻的抗氧化能力增强。
此外，研究者还发现，在盐胁迫条件下水稻的抗氧化酶家族基因表达发生了变化。
抗氧化酶家族基因是通过调控水稻植株对盐胁迫的应答来发挥作用。
研究者采用qPCR等分子生物学手段检测发现在盐胁迫条件下，水稻抗氧化酶家族基因表达水平显著提高，其中SOD基因家族表达量最高。
这表明，SOD基因家族在水稻对盐胁迫的应对中发挥了重要作用。
二、水稻抗氧化酶家族基因表达的调控机制在水稻的盐胁迫响应中，抗氧化酶基因的表达变化受到多个因素的调控，如转录因子的作用、miRNA的调节等。
1、转录因子的作用转录因子是通过结合到特定的启动子区域来调节基因表达的蛋白质。
在盐胁迫条件下，一些转录因子如AP2/EREBP、MYB、NAC和WRKY家族的基因表达增加，这些基因在水稻对盐胁迫的应答中发挥了关键作用。
例如，研究发现，在盐胁迫条件下水稻内源性转录因子OsNAC5的表达显著增强，可以调控盐胁迫 induced 基因的表达，最终促进植物对盐胁迫的适应。
2、miRNA的调节miRNA是一类短链非编码RNA，可以通过与靶基因mRNA结合从而调控其表达水平。
miRNA-156基因家族进化与功能分析
本科毕业论文miRNA-156基因家族进化及功能分析姓名***院系生命科学学院专业生物技术年级2011级学号2011*******指导教师王艳芳讲师2015年5月20日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文(设计)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
此声明的法律后果由本人承担。
作者签名:二〇一年月日毕业论文（设计）使用授权声明本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业论文（设计）的规定。
本人愿意按照学校要求提交论文（设计）的印刷本和电子版，同意学校保存论文（设计）的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存论文（设计）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布论文（设计）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇一年月日毕业论文开题报告姓名*** 性别男学院生命科学学院年级生技本1101 学号2011*******题目miRNA-156基因家族进化及功能分析课题来源教师推荐课题类别理论研究MiRNA-156基因家族进化及功能分析，是系统的对miRNA-156基因家族进行对比预测及研究，由此推测该家族的基因可能以不同的方式和速度进化的，并且通过靶基因预测看与转录因子结合情况,分析参与多种胁迫应答反应情况，本文可为全面深人研究miRNA的作用机制奠定基础也可为全面剖析miRNA调控机理提供新的思路。
主要参考文献目录：1.Dennis C. The brave new world of RNA. Nature 2002; 418(6894):122-4.2.Zhang BH,PanXP,CannonCH,etal.Conservation and divergence of plant mieroRNA genes [J] PlantJ,2006,46(2):243一259.3.Reinhart B J,Weinstein E G,Rhoades M W,et al.Miero RNAs in plants[J]. Genes Dev, 2002,16616一16264.丁艳菲,王光钺,傅亚萍,朱诚。
植物miR156及靶基因SPL家族的研究进展
DOI: 10.11829/j.issn.1001-0629.2020-0639韩佳婷，冯光燕，帅杨，焦永娟，张新全. 植物miR156及靶基因SPL家族的研究进展. 草业科学, 2021, 38(5): 890-902.HAN J T, FENG G Y, SHUAI Y, JIAO Y J, ZHANG X Q. Advances in research of miRNA156 and targeted SPL gene in plants. Pratacultural Science, 2021, 38(5): 890-902.植物miR156及靶基因SPL家族的研究进展韩佳婷，冯光燕，帅 杨，焦永娟，张新全（四川农业大学草业科技学院，四川 成都 611130）摘要：SPL (SQUAMOSA promoter binding protein-like)是绿色植物所特有的一类转录因子，其部分家族成员含有miR156结合位点，在转录水平上受miR156负调控。
在拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)等模式植物中，miR156-SPL不仅参与植物的开花调控，同时具有介导植物生育阶段转变、调节植物次生代谢、参与植物光信号转导和胁迫响应等作用。
随着生物技术的发展，关于植物中miR156-SPL的研究越来越多，本研究重点阐述miR156-SPL模块在调控植物开花、株型结构、果实发育、胁迫响应等方面的作用及其机制，为进一步探索miR156-SPL模块在草类植物中的功能奠定基础。
关键词：miR156-SPL；开花；分蘖；抗逆；草类植物文献标志码：A 文章编号：1001-0629(2021)05-0890-13Advances in research of miRNA156 and targeted SPL gene in plantsHAN Jiating, FENG Guangyan, SHUAI Yang, JIAO Yongjuan, ZHANG Xinquan(Sichuan Agricultural University College of Grassland Science and Technology, Chengdu 611130, Sichuan, China ) Abstract: The SQUAMOSA promoter binding protein-like (SPL) gene family is a class of transcription factors unique to green plants. The majority of the members of the SPL family contain miR156 binding sites and can be negatively regulated by miR156 at the transcriptional level. Studies on Arabidopsis thaliana, Oryza sativa and other model plants have shwon that miR156-SPL is involved in flowering regulation, morphology transition, secondary metabolism, light signal transduction and stress response. With the development of biotechnology, increasing studies on the role of miR156-SPL in plants have been reported. This review summarizes the various functions and molecular mechanisms of miR156-SPL, and aims to lay a foundation for further exploration and application of miR156-SPL in grass.Keywords: miR156-SPL; flowering; tillering; stress resistance; grassCorresponding author: ZHANG Xinquan E-mail: *****************.cn开花是大多数高等植物由营养生长向生殖生长转变的关键点，是植物繁衍后代的重要阶段[1]。
miRNA基因的进化与功能多样性
miRNA的功能
随着对于miRNA作用机理的进一步的深入研究 ，以及利用最新的（例如miRNA芯片等高通量）技 术手段对于miRNA和疾病之间的关系进行研究，将 会使人们对于高等真核生物基因表达调控的网络 理解提高到一个新的水平。这也将使miRNA可能成 为疾病诊断的新的生物学标记，还可能使得这一 分子成为药靶，或是模拟这一分子进行新药研发 ，这将可能会给人类疾病的治疗提供一种新的手 段。
化学合成miRNA是近年来研究的一个新热点，已经 成为研究动植物基因家族功能的有用工具，并有 望成为癌症治疗和临床研究的一种新策略
展望
如果miRNA基因正如所发现的miRNA一样多，那 么它很可能在生命活动中具有十分广泛的调节功 能，对基因表达、生长发育和行为等都具有十分 深远和复杂的效应。 植物中的一些微小RNA会通过进食方式进入人体 ，并控制人体的基因活性。这项研究发现，植物 所含有的微小RNA能够通过消化道进入人体血液 和器官组织，然后通过调控人体内靶基因表达的 方式，影响人的生理功能。
stRNA
siRNA
miRNA简介
miRNA（MicroRNAs，微小RNA）是一 些具有调控功能的小型RNA，但是它不编 码蛋白质，其大小长约20~25个核苷酸。
在真核生物中首先被发现 ，它在植物、 动物、真核生物、和一些DNA病毒中都存 在。 miRNA常常来自于前体的一条臂，5′端 或3′端；但是有些前体的两条臂均可被 加工为成熟的miRNA 。
miRNA简介——与靶mRNA的作用模式
1）二者不完全互补，即二者不完全配对结合，主要影响翻 译过程（阻遏翻译）而对mRNA的稳定性无任何影响。这种 miRNA是目前发现最多的种类。如线虫的lin-4。 2）二者完全互补，即二者完全配对结合后，类似siRNA与 靶mRNA的结合，特异性的切割mRNA。如miR39/miR171
水稻miR156基因克隆及其功能初步分析
水稻miR156基因克隆及其功能初步分析miRNA(microRNA)是一类能够调控基因表达却不编码蛋白质、长度约21nt 的小RNA。
它通过与靶基因RNA分子互补配对来识别并指导靶基因的切割或抑制靶基因的翻译,从而调节真核生物生长发育。
miRl56是一个十分保守的植物miRNA,水稻中有12个成员(miR156a-1),分布在水稻第1、2、4、5、6、8和9条染色体上。
为了探索miR156在水稻病毒致病和水稻生长发育过程中的功能,本研究首先克隆了水稻miR156基因,并采用pCAMBIA1300载体质粒,构建miR156的超表达载体；同时采用over-lapping PCR 技术,以水稻基因组中IPS1基因序列为骨架,构建了抑制miRl56功能的植物转化载体,然后通过农杆菌介导法遗传转化水稻愈伤组织,并获得转基因水稻植株。
分子鉴定显示所转外源目的基因已稳定地整合到转基因水稻染色体中并在转基因植株中高水平表达。
与对照相比,过量表达miR156的转基因植株在T0代即表现出植株明显矮缩,分蘖增加,开花延迟,结实率极低或不结实等表型。
过量表达miRl56的转基因水稻种子小,内颖有较长的芒,且脊线处无颖毛,发芽较慢,芽的生长很慢等异常性状。
通过半薄切片观察发现过量表达miRl 56b 水稻植株整体发育程度低于对照植株。
通过qRT-PCR分析发现,在过量表达miR156b的转基因水稻植株中,miR156b 的靶基因SPL (squamosa promoter-binding-like)家族成员的表达量受到不同程度的影响,同时水稻体内其它一些miRNA的表达量也受到影响,譬如miR164和miRl72的表达量下调。
这些研究为深入分析水稻miR156在水稻生长发育过程和水稻病毒致病过程中的功能打下了基础。
植物中非编码RNA的分离鉴定与功能研究
植物中非编码RNA的分离鉴定与功能研究近年来，随着RNA研究的深入，越来越多的非编码RNA（noncoding RNA, ncRNA）被鉴定出来。
这些RNA分子虽然不编码蛋白质，但在细胞代谢、信号传导和基因表达调节等方面发挥着重要作用。
其中，植物中的ncRNA种类繁多，功能复杂。
本文聚焦于植物中非编码RNA的分离鉴定与功能研究。
一、非编码RNA的种类和分离鉴定植物中ncRNA包括转录后修饰RNA（如RNA剪接体、RNA编辑体等）、微小RNA（miRNA）、长链非编码RNA（lncRNA）等。
其中，miRNA是目前最为研究的一类ncRNA，具有调节基因表达的功能。
lncRNA则存在于细胞核和胞浆中，涉及到基因表达调节、信号传导、染色质重塑等生物过程。
对于ncRNA的分离鉴定，最常用的方法是基于高通量测序技术的RNA-seq。
这种方法可以同时鉴定大量基因的RNA表达情况，而非编码RNA也与之混杂在一起。
通过对数据进行差异分析和生物信息学分析，可以确定哪些RNA是非编码RNA，并初步了解它们的功能。
二、植物中非编码RNA的功能研究miRNA和lncRNA是目前研究最为深入的两类植物ncRNA，下面将分别探讨它们的功能研究。
（一）miRNA的功能研究miRNA是21-24碱基长的小RNA，通过与靶基因的3'非编码区耦合，促进mRNA降解或抑制翻译。
miRNA的功能体现在各个方面，如发育、生长、胁迫响应等。
例如，在植物发育中，miRNA在调节生长节律、器官分化和开花过程中起重要作用。
研究表明，在拟南芥中，miR156可以抑制SQUAMOSA PROMOTERBINDING PROTEIN-LIKE（SPL）基因家族的表达，从而抑制花期的到来。
而在玉米中，miR172参与了调节穗发育的过程。
此外，miRNA还参与植物对外部环境的响应与适应。
例如，在植物对氮素的适应过程中，miR395被发现可以抑制SULFATE TRANSPORTER 2基因，从而调节植物对硫和氮素的利用。
工业大麻miR156基因家族在NaHCO3胁迫下的表达模式及生物信息学分析
( 黑龙江省科学院大庆分院ꎬ黑龙江 大庆 １６３３１９)
摘 要:工业大麻 ｍｉＲ１５６ 基因家族在碱性盐胁迫响应过程中发挥重要的调控作用ꎬ为探究工
业大麻 ｍｉＲ１５６ 基因家族响应 ＮａＨＣＯ ３ 胁迫的分子机制ꎬ以盐碱耐受型工业大麻品种火麻一号为供
达模式仍有待进一步探究ꎮ
以上研究报道了 ｍｉＲＮＡ１５６ 对植物盐碱耐受性的调控作用ꎬ但对其分子调控机制研究尚不深
入ꎮ 尤其是在工业大麻中ꎬ ｍｉＲＮＡ１５６ 如何感知外界胁迫信号ꎬ 并 通 过 调 控 下 游 相 关 基 因 响 应
ＮａＨＣＯ ３ 胁迫的分子机制研究鲜有报道ꎮ 为此ꎬ本研究采用生物信息学和 ｑＲＴ － ＰＣＲ 方法ꎬ对工业
似ꎬ花椒、烟草、刺头朝鲜蓟、大豆的 ｍｉＲ１５６ 成熟体序列非常保守ꎬ而工业大麻 ｍｉＲ１５６ 与其他植物
进化关系分析ꎬ使用 ｍｉＲＤｅｅｐ２ 软件预测新 ｍｉＲＮＡ 的前体序列和结构ꎬ采用 ＷｅｂＬｏｇｏ ３ ( ｈｔｔｐ: / /
ｗｅｂｌｏｇｏ.ｔｈｒｅｅｐｌｕｓｏｎｅ.ｃｏｍ / ) 绘制 ｍｉＲ１５６ 家族序列保守性 Ｌｏｇｏ 图ꎮ
１.２.２ 工业大麻 ｍｉＲＮＡ１５６ 成熟体 ｑＲＴ －ＰＣＲ
２ 结果与分析
利用软件 ｍｉＲＤｅｅｐ２ 对 ｎｏｖｅｌ＿ｍｉＲ＿７５ 和 ｎｏｖｅｌ＿ｍｉＲ＿１７９ 的候选前体序列进行预测ꎬ红色为成熟
序列ꎬ黄色为环状结构ꎬ紫色为 ｓｔａｒ 序列( 图 １( Ａ) ) ꎬ前体序列均可形成较为稳定的二级茎环结构ꎬ
且成熟体产生于前体的 ５’ 端上臂ꎬ保守性较强ꎮ 从图 １( Ｂ 中可以看出ꎬ成熟序列相同或高度相
胁迫过程中的调控作用ꎬ并未针对某个特定的 ｍｉＲＮＡ 展开研究ꎮ
miRNA及其发展和应用
miRNA的生物学功能
miRNA的保守性
miRNA 靶基因的寻找
• 尽管数百种miRNA在最近几年中被发 现了,但是只有非常少量的miRNA被 确定其作用,许多其他的miRNA基因 的作用还没有被阐明。因此发现 miRNA的作用靶点成为了解其在不同 的生理过程中的功能的关键。
• 目前主要利用生物信息学方法和生物 学实验方法寻找 miRNA 的靶基因。
miRNA的研究现状和展望
• 目前已发现了大量的小ＲＮＡ分子,它们在序列、结构 、表达及功能等方面都不同程度地表现出了多样性,其 中miRNA的表现尤为突出,它很可能在生命活动中起着 重要作用,对基因表达、生长、发育和行为等都具有十 分深远和复杂的影响。
• 目前学术界正围绕着miRNA靶基因的分离和miRNA真 实的生物功能展开深入的研究,相信miRNA将在生命起 源、早期进化、基因复杂性、病理及疾病治疗等方面 的研究中产生更为重要的影响。
从 mRNA 水平寻找 miRNA 靶基因 ——基因芯片法
• 将 miRNA 成熟体双链或腺 病毒载体转染至细胞中, 使 得 miRNA 在细胞中过表达, 之后利用基因芯片分析 mRNA的变化以找出相应 miRNA 的靶基因。
• 由于miRNA在体内通过翻 译抑制或影响 mRNA的稳 定性起作用, 因此这种方法 在寻找起翻译抑制作用的 miRNA 的靶基因时存在一 定困难.
什么是miRNA
miRNA的发现
miRNA的产生过程
miRNA的作用机制
miRNA的特点
• 与其他寡核苷酸相比,主要有三点不同:
1. 没有开放阅读框架及蛋白质编码基因的 特点
2. 通常的长度约为22个核苷酸,但在3’端可 以有几个碱基的长度变化
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本科毕业论文miRNA-156基因家族进化及功能分析姓名***院系生命科学学院专业生物技术年级2011级学号2011*******指导教师王艳芳讲师2015年5月20日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文(设计)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
此声明的法律后果由本人承担。
作者签名:二〇一年月日毕业论文（设计）使用授权声明本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业论文（设计）的规定。
本人愿意按照学校要求提交论文（设计）的印刷本和电子版，同意学校保存论文（设计）的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存论文（设计）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布论文（设计）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇一年月日毕业论文结题报告毕业论文成绩评定表学院（公章）：生命科学学院学号：20112513606注：总成绩=指导教师评定成绩（50%）+评阅人评定成绩（20%）+答辩成绩（30%），将总成绩由百分制转换为五级制，填入本表相应位置。
目录1引言 (2)2材料与方法 (3)2.1 MI R-156序列获得 (3)2.2 MI R-156序列对比与系统进化分析 (3)2.3 MI R-156靶基因的预测 (3)3结果与分析 (4)3.1 MI R-156家族的分布 (4)3.2 MI R-156家族的进化 (4)3.3 MI RNA-156靶基因的预测及其功能分析 (8)4 讨论 (11)参考文献 (12)附录 (11)致谢 (13)miRNA-156基因家族进化及功能分析王国辉（生命科学学院，生物技术，生技本1101，20112513606）摘要：miRNA（MicroRNAs）是真核生物中广泛的一类对基因表达调控具有重要影响的非编码小分子RNA，其大小长约20~25个核苷酸。
通过与靶基因互补配对的原则在转录后水平上调控基因表达，表现出高度保守的特点。
本文通过对miRBase收录中的基因进行搜索发现，44个物种中共搜索到288条miRNA-156基因序列，表明miNA-156基因在不同的物种之间广泛的存在，具有很高的保守特性。
本文通过研究miRNA-156基因家族的进化机对了解和揭示植物miRNA基因的进化机制具有重要的参考和科研价值。
通过植物信息学的分析，miRNA-156在植物中具有很高的保守性，可推测是在远古较早的植物中保留下来的基因序列；靶基因的预测及其功能分析miRNA-156基因家族在植物的生长中起到了重要的调控作用；通过对上游的启动子研究得知，miRNA-156基因的上游序列中含有与植物胁迫生长、光的传导、温度的感知及调节、激素的分泌及传导相关的顺式作用元件。
本文通过对miRNA-156基因的研究，对miRNA基因家族在植物中的进化、功能和各种生理功能应用奠定基础。
关键词：MicroRNAs; miRN-156;进化;功能分析;靶基因;启动子Evolution and Function Analysis of miRNA-156 Gene FamilyWang Guohui(School of life Science and Biotechnology, LuDongUniversity, Biological technology, class of 2011 20112513606Abstract: miRNA (MicroRNAs) are eukaryotes widely used class of small non-coding RNA molecules having a significant impact on the regulation of gene expression, the size of about 20 to 25 nucleotides. By pairing the principle of the target gene regulation of gene expression in the post-transcriptional level, showing a highly conserved features. Based on a collection of genes miRBase search found 44 species CPC search to 288 gene sequences miRNA-156, showed miNA-156 genes among different species widespread presence of highly conserved features. miRNA-156 members with only a small portion is contained within the sub-region, the rest are all located in intergenic regions. miRNA gene family on the mode of action of a target gene, mature miRNAs sequence length is made longer primary transcript through a series of shearing nuclease produced, it is then placed into the RNA-induced silencing complex (RNA- induced silencing complex, RISC), the identification of target gene mRNA through complementary base pairing mode, and guide silencing complex target mRNA degradation or translation repression of target mRNA based on differences in the degree of complementary base pairing. If fully complementary pairing of target genes can cut a lot of cleavage, and thus a large number of miRNA geneexpression, thereby reducing the richness of the target gene. This article has important reference and scientific value of understanding and reveal the evolutionary mechanisms of plant miRNA genes by studying miRNA-156 gene family evolution machine. By analyzing plant informatics, miRNA-156 has a highly conserved in plants, gene sequences can presumably preserved in ancient plants earlier; target gene prediction and functional analysis of miRNA-156 gene family in the growth of plants plays an important role; by promoter upstream of that study, the upstream sequences of miRNA-156 gene contains plant stress growth and transmission of light, temperature sensing and regulation, hormone secretion and conduction associated cis-acting elements. Through the research of miRNA-156 gene family evolution of miRNA genes in plants, function and application of a variety of physiological functions of the foundation.Key words:MicroRNAs; miRN-156; Evolution; Functional analysis; Target gene; Promoter1.引言MicroRNAs(miRNAs)是一类生物体内普遍存在的、长度为20-28nt左右的内源性单链非编码小分子RNA,通过与靶mRNA的互补在转录后水平介导mRNA降解或抑制其翻译来调控基因表达[1]，几乎在所有的生物学过程中都发挥着重要作用[2-3]。
miRNA基因在于基因组中以单拷贝、多拷贝和基因簇等多种形式存存在。
成簇基因之间有的具有同源性, 有的无同源性, 成簇的MicroRNA可能最终转录成为一种转录产物，其原因可能是它们来自于相同的原始转录本。
其中串联基因簇(tandem cluster)中的MicroRNA一般呈现为协同表达[4-5],暗示着miRNA基因存在复杂的调控机制。
从第一次发现RNA这类小分子开始，miRNA变成了人们广泛研究和关注的对象。
人们对这类物质进行了大量的、深入的研究和实验。
尤其是在动物miRNA方面更是如雨后春笋般的涌现了很多科研成果，一时间关于miRNA的科研论文和研究成果大量发表。
但是在植物miRNA方面起步比较晚，没有受到人们的广泛关注。
直至等到2002年才有关于植物miRNA的报道，是从拟南芥中克隆分离出来的。
随后植物miRNA的研究又受到人们的广泛关注。
之后的研究和实验也迅速发展起来。
涌现出大量的有重要价值的科研成果。
由于人们的大量研究，到目前为止，在数据库miRBase中一共收录了近三万条的关于miRNA的信息，其中有近一万条信息是关于植物miRNA的，总共来自于100多种常见和模式植物。