[发明专利]从东农冬麦1号发现的具有潜在ceRNA功能的长链非编码RNAlncR3017

说明书

从东农冬麦1号发现的具有潜在ceRNA功能的长链非编码RNAlncR3017，属于植物生理与分子生物学技术领域，其特征在于：所述的长链非编码RNAlncR3017的核苷酸序列如Seq ID No:1所示。该长链非编码RNAlncR3017连接到过表达载体pCambia230035Su后，能够通过农杆菌侵染植物将lncR3017整合到植物基因组上，在植物体内lncR3017通过吸附miR408增加其对寒冷的耐受性，重组质粒有助于提高植物在黑龙江省这种高寒地区过冬的存活率，并有助于改善植物品质。本发明制作简单，可操作性强，成本低廉，效果明显。

技术领域

本发明涉及一种从东农冬麦1号发现的具有潜在ceRNA功能的长链非编码RNAlncR3017，属于植物生理与分子生物学技术领域。

背景技术

目前，在植物中已经发现大量的lncRNAs，一开始lncRNAs被认为是RNA聚合酶II转录的副产物，不具有生物学功能或少数具有功能(Louro等，2009；Mercer等，2009)，是转录的“噪音”。因为与可以编码蛋白质的mRNA相比，lncRNA的表达水平普遍较低，序列保守性差(Qin等，2017)。然而，越来越多的证据表明，一些lncRNAs可以作为基因表达的顺式或反式调节器来执行功能(Yan等，2017)。一般而言，lncRNA生物合成与编码mRNA非常相似(Dieci等，2007)。lncRNA可以来源于内含子、外显子、基因间区段、基因内区段、启动子区域、3/5′-UTRs、增强子序列并且可以双向转录(Nie等，2012)。LncRNA也经历了转录后修饰。大多lncRNA行使功能通过以下五个方面：①一些lncRNA可以作为ceRNA，通过模拟靶基因作为特定的miRNA靶标，从而阻断miRNA与其靶基因之间的相互作用。例如，在拟南芥中，IPS1的表达在缺乏磷酸盐(Pi)条件下受诱导，可作为ath-miR399的靶基因模拟物，从而保护miR399所作用的编码PHO2(PHOSPHATE2)的靶基因，PHO2可通过与PHO1相互作用参与磷稳态调节(Franco-Zorrilla等，2007)。②某些植物lncRNA可以作为sRNA的前体来合成sRNA，如miRNA和siRNA。最近的一项研究中，预测了13个lncRNA可以作为响应抗甘蓝型油菜菌核病菌感染的96个miRNA的前体(Joshi等，2016)。在硬粒小麦中Iw1形成类似miRNA前体的长发夹，产生miRW1抑制小麦β-二酮蜡。(Huang 2017)。③植物反义lncRNA通过与有义mRNA相互作用从而响应胁迫。在以前的研究中，PlantNATsDB库涵盖了来自70个植物基因组的植物天然反义转录物(NAT)(Chen等，2012a)，在水稻中，反义链转录的lncRNA(LAIR)可以通过上调多个LRK基因的表达,从而提高水稻的籽粒产量。(Wang等2018)。④一些植物的lncRNA可参与lncRNA介导的染色质修饰(lncR2Epi)调节途径(Wang等，2016)。FLOWERING LOCUS C(FLC)是一种转录阻遏物，可阻止花转变所需的一组基因的激活。春化作用下FLC的抑制是由三个lncRNA的转录介导的。COOLAIR(一个包含整个FLC基因座的天然反义转录物)(Swiezewski等，2009)、COLDAIR(一个在FLC的第一个内含子中编码的有义lncRNA)(Heo和Sung，2011)，COLDWRAP(一个在FLC的启动子中编码的lncRNA)(Kim等，2017)。⑤lncRNA在RNA指导的DNA甲基化(RdDM)途径中对胁迫响应具有关键作用。24-nt siRNA和lncRNA都通过RdDM过程，参与了从头合成的胞嘧啶甲基化的过程。RdDM复合物由依赖RNAPIV的转录物产生的siRNA导向。然后这些siRNA结合到Argonaute 4(AGO4)以形成沉默复合物。随后，RNAPII依赖性的lncRNA通过与AGO4相关的siRNAs相互作用而结合AGO4。最终，AGO4-siRNA-lncRNA复合体结合DNA甲基转移酶——domains rearranged methyltransferase 2(DRM2)，导致胞嘧啶的从头甲基化(Matzke和Mosher，2014；Wierzbicki，2012；Movahedi等，2015)。冬小麦隶属于被子植物门单子叶植物纲禾本目禾本科小麦属，种植于稍暖的地方，比如华北及其以南地区种植的是冬小麦。冬小麦一般在9月中下旬至10月上旬播种，翌年5月底至月中下旬成熟。小麦产区在中国有三大产区，一是北方冬小麦区，主要分布在秦岭、淮河以北，长城以南，这里冬小麦产量约占全国小麦总产量的56％左右。其中主要分布于河南、河北、山东、陕西、山西诸省区。二是南方冬小麦区，主要分布在秦岭、淮河以南。这里是我国水稻主产区，种植冬小麦有利提高复种指数，增加粮食产量。其特点是商品率高。主产区集中在江苏、四川、安徽、湖北各省。三是春小麦区，主要分布在长城以北。该区气温普遍较低，生产季节短，故以一年一熟为主，主要产区有黑龙江、新疆、甘肃和内蒙古。冬小麦是仅次于水稻的粮食作物，其加工产品为白面，是很多人喜食的主粮，因此很多人对冬小麦进行着深入的研究。冬小麦亩产一般在650公斤左右。东农冬麦1号是东北农业大学小麦育种专家佟明耀教授和郑家兰教授夫妻二人退休后从1994年开始，经过14年的艰苦努力育成的首个寒地冬小麦品种，结束了高寒地区不能种植冬小麦的历史，并从2007年开始在黑龙江省东北部(北纬45°北纬47°)正式推广。在对东农冬麦1号研究的过程中，东农冬麦1号体内有没有lncRNAs？如果有的话，有哪些lncRNAs？它们又是怎样发挥功能的？有没有具有潜在ceRNA功能的lncRNAs？所有这些都是人们非常关心的研究热点。因此如何在东农冬麦1号体内找到作为吸附miR408来行使功能的具有潜在ceRNA功能的lncRNAs成为急需解决的一大难题，所以发明一种从东农冬麦1号发现的具有潜在ceRNA功能的长链非编码RNAlncR3017是必要的。