水稻馴化相關(guān)miRNA基因的鑒定與OsmiR821轉(zhuǎn)基因植株的獲得.pdf

1、亞洲栽培稻的起源與馴化一直是水稻科學(xué)界和進(jìn)化基因組學(xué)的研究熱點。近來,大量研究發(fā)現(xiàn),馴化可能影響到整個水稻基因組,但目前僅有少量馴化相關(guān)基因(含蛋白編碼基因和調(diào)控性miRNA基因)被鑒定。本項目以水稻基因組重測序SNP數(shù)據(jù)及前體miRNA序列為研究對象,采用群體遺傳學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、生物信息學(xué)和分子生物學(xué)等多學(xué)科理論、技術(shù)與方法,首次在全基因組水平上對水稻中與馴化相關(guān)的miRNA基因(DR-miRNA)進(jìn)行了大規(guī)模鑒定與分析。結(jié)果表明,水

2、稻591個前體miRNA中,364個含有SNPs。這些SNP可導(dǎo)致232和99個miRNA的二級結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定或更加穩(wěn)定,并使其靶基因譜發(fā)生顯著改變;190個miRNA基因在栽培稻中呈現(xiàn)非中性進(jìn)化模式,其中29個位點具有明顯正向選擇信號,表明它們在進(jìn)化過程中應(yīng)受到很強(qiáng)自然/人工選擇壓力;有趣的是,部分miRNA與其特定的靶基因可能會共同成為人工選擇的靶標(biāo)位點;29個DR-miRNA候選基因中,有18和11個分別位于基因間隔區(qū)和內(nèi)含子,其

3、中5個位于由全基因組復(fù)制產(chǎn)生的染色體片段區(qū)域內(nèi);DR-miRNAs的靶基因富有“結(jié)合”和“催化活性”作用,主要參與到細(xì)胞過程和代謝等生物過程;獲得了DR-miR821b/c過表達(dá)、抑制表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株,并對pre-miR821b的3個SNP位點分別進(jìn)行了定點突變。在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,我們進(jìn)一步明確了,miRNA與蛋白編碼基因一樣,它們應(yīng)在水稻馴化過程中發(fā)揮著重要的推動作用。本項工作不僅為水稻品種改良或分子育種提供了重要的靶基因資源和理