黄瓜嫁接苗microRNA鉴定及对非生物胁迫的应答

【摘要】黄瓜（Cucumissativus）与南瓜（Cucurbitamoschata）砧木嫁接能明显促进黄瓜生长，提高黄瓜抗逆性。植物microRNA（miRNA）在转录后抑制靶基因表达，调节植物生长发育和应答各种非生物胁迫。然而尚缺乏miRNA调控黄瓜嫁接苗生长和抗逆性的研究。为研究miRNA参与调控黄瓜嫁接苗生长发育和抵御非生物胁迫的作用机制，分别以①黄瓜—南瓜（接穗—砧木）嫁接的黄瓜嫁接苗、②南瓜—黄瓜（接穗—砧木）嫁接的南瓜嫁接苗、③黄瓜自根嫁接苗和④南瓜自根嫁接苗的叶片和根尖构建了8个小RNA文库。利用高通量测序与生物信息学手段，鉴定黄瓜与南瓜中响应嫁接的miRNA。对黄瓜嫁接苗和黄瓜自根嫁接苗进行干旱、高盐、缺氮或缺磷胁迫，利用荧光定量PCR检测叶片和根中miRNA和靶基因的表达。主要结果如下：1.鉴定黄瓜和南瓜miRNA。利用Solexa测序，结合BLASTn和Mireap等，鉴定到112条已知miRNA（分属40个miRNA家族）以及48条新miRNA，预测了miRNA的靶基因。2.鉴定黄瓜中响应嫁接的miRNA。高通量测序结果显示，黄瓜嫁接苗与南瓜嫁接苗中75%的已知miRNA的表达发生显著变化。荧光定量PCR发现10条已知miRNA、16条新miRNA以及19条靶基因的表达均发生了显著变化，说明miRNA及其靶基因能响应嫁接。3.miRNA参与黄瓜嫁接苗应答干旱胁迫。与黄瓜自根嫁接苗相比，黄瓜嫁接苗叶片中多数miRNA表达在干旱3h后下调，8h和24h后明显上调；根中多数miRNA表达在干旱1h后下调，3h和8h后明显上调，24h后下调；叶片中多数靶基因表达在干旱3h后明显上调，8h和24h后下调；根中多数靶基因表达在干旱胁迫下明显上调。4.miRNA参与黄瓜嫁接苗应答盐胁迫。与黄瓜自根嫁接苗相比，黄瓜嫁接苗叶片多数miRNA表达在盐胁迫2h后下调，6h和24h后上调；根中多数miRNA表达在盐胁迫下明显上调；叶片中多数靶基因表达在盐胁迫24h后明显下调；根中多数靶基因表达在盐胁迫下明显上调。5.miRNA参与黄瓜嫁接苗应答缺氮或缺磷胁迫。与黄瓜自根嫁接苗相比，黄瓜嫁接苗叶片多数miRNA表达在缺氮或缺磷1h后明显下调，3h后上调，8h后又下调，缺氮24h和48h后上调，而缺磷24h和48h后明显下调；根中多数miRNA表达在缺氮24h后明显上调；缺磷1h和3h后上调，8h和24h后下调，48h后上调；叶片中多数靶基因表达在缺氮1h、3h和8h后明显下调，24h和48h后上调；缺磷1h和3h后明显上调，8h、24h和48h后下调；根中多数靶基因表达在缺氮或缺磷胁迫下明显上调。本研究为阐明miRNA参与调控黄瓜嫁接苗生长发育和抵御非生物胁迫的作用机制奠定了理论基础。
【作者】李超汉；
【导师】于贤昌；
【作者基本信息】中国农业科学院，蔬菜学，2014，博士
【关键词】嫁接；miRNA；黄瓜；生长；非生物胁迫；

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