水稻miRNA528的功能研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文2012年10月申请博士学位论文研究生：杨荣新(2007级)导师：曹晓风(研究员)专业：遗传学中国科学院遗传与发育生物学研究所二。一二年十月CharacterizationandFunctionalAnalysisofmiRNA528inRiceByRongxinYangADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialf

2、ulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofNaturalScienceInstituteofGeneticsandDevelopmentalBiologyChineseAcademyofSciencesOctober,2012独创性声明本人郑重声明：所呈交的博士学位论文“丞疆堡i趔△量2墨丝功能亟塞”，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经加以标注和致谢的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品／研究成果，也不包含为获得任何教育机构

3、的学位或证书而使用过的材料。对本论文研究做出重要贡献的其他个人和集体均己在论文中以明确方式标明并表示谢意。申请学位的论文与资料若有不实之处，本人愿承担一切责任。学位论文作者c需亲笔，签名：却费·番呵日期：芦，工年，五月4日水稻miRNA528的功能研究摘要miRNA是生物体内广泛存在的一类转录后调控元件，它们通过碱基序列互补的方式特异性地识别靶mRNA，进而介导靶mRNA的降解或抑制蛋白质的翻译，从而在转录后水平调控基因的表达。植物中的研究表明，miRNA广泛参与到植物的生长发育和对环境胁迫的适应等各个方面。miRNA528(

4、miR528)是水稻中最早被报道的miRNA家族成员之一，同时它也是水稻中高丰度表达的一类miRNA：而且miR528还是仅在单子叶植物中保守存在的miRNA家族成员，本论文拟对miR528在水稻中的生物学功能进行系统研究。进化上保守性分析结果显示，miR528不仅存在于模式植物水稻中，而且在玉米、高粱、大麦and,麦等重要的农作物中也都广泛存在。水稻miR528可同时对多个靶mRNA(／,oc_OsOT938290．1、Loc_osOS904310．1、Loc_os069’06050．1和LOC_Os06937150．』)进

5、行调控，其中只有Loc_os06906050．J之前被报道参与水稻分蘖控制和衰老过程的调节，而其余miR528靶mRNA在水稻中的功能之前未见报道。我们的结果显示，miR528虽然能介导LOCosoa906050．1mRNA的降解，但并不参与水稻分蘖数目的调控。我们筛选获得了水稻MIR528的T-DNA插入突变体mir528，其中miR528被完全敲除。mir528突变体中靶mRNALOC_Os07938290．1、Loc_os06906050．1和Loc_Os06937150．J『的表达水平被上调。而且与野生型Dongjin

6、相比，该突变体表现出光周期依赖的开花时问表型，即在北京的长日照下表现出晚花，而在冬季海南日照相对较短的条件下却表现出早花。实验室条件下对野生型水稻日本晴进行光处理的结果显示，miR528及其前体受光诱导表达。此外，长日照条件下，miR528在野生型水稻叶片中呈现出随水稻发育时序进程而升高的表达模式，并在开花时期的叶片中达到极高的水平，这一结果也暗示miR528很可能参与长日照条件下水稻开花的促进过程。通过对籼稻和粳稻中成熟miR528及其前体表达水平分析，我们发现它们在籼稻中的表达水平普遍高于在粳稻中的表达水平。近一步分析发现

7、，miR528这种表达水平的差异很可能是由于粳稻中MIR528上游调控区存在两段～30bp序列缺失导致的。通过对文献报道的更大范围内的野生稻、籼稻和粳稻品系中MIR528上游调控区碱基序列的进一步进化分析发现，MIR528上游调控区这两段序列的缺失仅在粳稻中保守存在，说明MIR528上游调控区两段序列缺失是伴随着粳稻进化而产生；而粳稻的出现则被认为大大扩展了水稻对高纬度地区的适应性，其中很重要的一点就是粳稻能在高纬度地区感应光周期而在低温到来前开花。以上结果暗示MIR528很可能在水稻对不同地区的适应性上有重要意义。研究还发现

8、，MIR528可以转录形成两个不同的转录本，其中一个转录本经过一次剪切拼接加工而形成，尽管这两个转录本都包含完整的pre．miRNA结构，理论上都能被加工成成熟的miR528。但是水稻中分别过表达两个转录本的结果显示，经过剪切拼接的转录本被3n-v成成熟miR528的效率相对