[发明专利]小麦microRNA408及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，尤其涉及小麦microRNA408及其编码基因与应用。

背景技术

microRNA(简称miRNA)是一类内源、非编码的小分子RNA，通过对靶基因mRNA的降解或翻译的抑制来调控遗传信息的传递(Carrington and Ambros,2003)。据统计，约有1％的miRNA存在于真核生物的基因组中，负责调控约10-30％的基因(Cui et al.,2006)。在植物中，研究发现miRNA基因常位于编码基因之间，通过靶基因mRNA来调节植物生长发育、激素响应、生长时期转换、抗逆抗病等，对植物生长发育具有重要的调控作用(Rubio-Somoza et al.,2011)，例如：叶和花的发育(Kidner et al.,2010)、花器官的形成(Chen et al.,2004)、生殖细胞代谢(Allen et al.,2005)、茎端分生组织的发育(Hao et al.,2011)等。同时，miRNA能够响应外界胁迫(Kruszka et al.,2012)，包括干旱胁迫(Zeng et al.,2010)、温度胁迫(Barakat et al.,2012)、盐胁迫(Frazier et al.,2011)、氧化胁迫(Sunkar et al.,2006)和紫外胁迫(Wei et al.,2009)等，调节植物体内的miRNA种类和数量随环境的变化而发生变化(周婧，2010)。

miR408是一段21个核苷酸组成的miRNA分子(王波，2006)，是植物中高度保守的32个miRNAs之一(李培旺，2007；魏强，2013)。目前，已在33个物种中发现miR408基因，包括拟南芥、水稻、白杨属、苜蓿物种中各1个，松柏类的1个物种，苔藓类2个物种(魏强，2013)，另外还包括其他一些不常见物种。有报道表明，5个保守的miRNAs：miR159、miR164、miR167、miR171和miR444在植物的激素信号调节中起作用(Reinhart et al.，2002；Guo et al.，2005)，miR159a通过MYB转录因子作用于GA和ABA信号系统(Achard et al.，2004；Schwab et al.，2005)，miR164a和miR167a则分别通过转录ARFs和NAC来控制生长素信号系统(Rhoades et al.，2002)；miR171和miR444控制的则是花的形态和发育，其作用机制是分别调控转录因子SCL和MADS box(Rhoades et al.，2002；Lang et al.，2011；Zhang et al.，2006)。

关于miR408靶基因的功能认知基本是一致的。miR408保守的靶基因是铜离子结合蛋白(马圣运，2012)、Laccase(Abdel-Ghany and Pilon,2008)和plantacyanins(Weigel et al.,2003；Abdel-Ghany and Pilon,2008；Trindade et al.,2010)。第一类：铜离子结合蛋白在拟南芥、苜蓿、水稻和白杨属中均已得到证实，主要是维持植物体内铜的稳态；第二类：目前在拟南芥中发现的基因较多，如LAC3，LAC12和LAC13，除了维持铜的稳态外，还可以参与干旱胁迫和植物细胞壁的生物合成；第三类：质体蓝素家族的一种蓝铜结合蛋白，主要是参与植物的生殖发育。在拟南芥中，预测到miR408的靶基因是铜类蛋白的转录因子plantacyanins和laccases，确认LAC3，LAC12和LAC13是靶基因(Abdel-Ghany and Pilon,2008)。

在小麦miRNA的研究中，高通量测序是一种高效快速的方法。2013年，Meng等人对小麦谷粒中的miRNA进行了研究，发现了605个保守的miRNA以及268个新的miRNA。其中104个miRNA参与对谷粒饱满度的调控，miRNA在调控谷粒的产量以及面粉的质量上发挥了极为重要的作用(Meng et al.,2013)。Bharati等人在小麦miRNA研究中，得到4677个miRNA，分别属于50个miRNA家族，其中有5个响应非生物胁迫的miRNA被发现，分别是：Ta-miR5653，Ta-miR855，Ta-miR819k，Ta-miR3708和Ta-miR5156。其中有四个先前就被预测得到的四个miRNA：Ta-miR1122，miR1117，Ta-miR1134 and Ta-miR1133也被预测到，它们的靶基因是参与泛素转运的蛋白(Pandey et al.,2013)。

发明内容