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水稻环境胁迫下microRNAs的克隆鉴定及其功能研究
摘要
水稻作为全球最主要的粮食作物之一，在面临环境胁迫的情况下，其生长和产量受到很大影响。近年来研究发现，微小RNA（microRNAs）在环境胁迫响应中发挥着重要作用。本研究通过克隆鉴定到9个水稻环境胁迫相关的microRNAs，并分析了它们在水稻生长和胁迫响应中的相关功能。研究结果有望为水稻的耐胁迫育种提供新的理论依据。
关键词：水稻；微小RNA；胁迫响应；克隆鉴定；功能研究
Abstract
Asoneofthemostimportantcerealcropsworldwide,riceisgreatlyaffectedinitsgrowthandyieldwhenfacingenvironmentalstresses.Inrecentyears,studieshavefoundthatmicroRNAsplayanimportantroleinresponsetoenvironmentalstress.Inthisstudy,9microRNAsrelatedtoenvironmentalstressresponseinricewereclonedandidentified,andtheirrelatedfunctionsinricegrowthandstressresponsewereanalyzed.Theresultsofthisstudymayprovidenewtheoreticalsupportforstress-resistantbreedingofrice.
Keywords:rice;microRNA;stressresponse;cloningidentification;functionalresearch
引言
水稻是世界上重要的粮食作物之一，随着人口的增加和环境的不断变化，水稻的耐胁迫能力成为关注重点。然而，目前对于水稻生长和胁迫响应的分子机理仍然不够清晰。微小RNA（microRNAs）是一类长度为20-24个核苷酸的非编码小RNA，可以通过结合mRNA并靶向降解或抑制翻译来调控基因表达，已经被证明在许多生命活动中发挥重要作用。在植物中，许多microRNAs已被证明与植物的生长发育和环境胁迫响应密切相关。因此，研究水稻中与环境胁迫响应有关的microRNAs将有助于深入了解水稻对胁迫的适应机制。
材料与方法
实验材料
本研究选用水稻品种IR64，分别进行常规生长、淹水和干旱处理。
RNA提取、cDNA合成和PCR扩增
总RNA提取采用Trizol方法，得到RNA样本并检测其纯度和完整性，并进行逆转录合成cDNA。通过扩增已知的水稻microRNAs的探针来验设PCR反应的灵敏度和特异性，然后通过polyA-tailedRNA启动的cDNA合成技术来扩增靶向microRNAs的cDNA序列。
克隆和测序
PCR扩增的产物经过凝胶回收，然后进行TA克隆并选取克隆子进行测序。
计算和功能分析
通过参考水稻完整基因组，将克隆得到的microRNAs与已知基因进行比对，以鉴定其对应的靶基因。同时，利用基因本体学和KEGG数据库等分子生物学分析工具对其功能进行分析。
结果与讨论
在本研究中，通过克隆鉴定到9个水稻环境胁迫相关的microRNAs，分别为miR156、miR167、miR171、miR396、miR408、miR528、miR1121、miR1125和miR1130。这些microRNAs都被证明在水稻干旱和淹泡胁迫下表达水平明显上调，而表达水平与胁迫时间和程度相关。与此同时，通过鉴定这些microRNAs的靶基因，我们发现它们涉及到了水稻的许多相关生理和代谢过程，包括叶片生长、根系发育、营养吸收和转运、氧化还原和光合作用等。这为研究水稻的胁迫适应机制和耐胁迫育种提供了新的理论依据。
结论
通过克隆鉴定到水稻干旱和淹泡胁迫下表达的9个microRNAs，并分析了它们的靶基因和功能，本研究为揭示水稻对胁迫的适应机制和育种提供了新的思路和理论依据。同时，这些microRNAs未来也可能作为探针和功能片段在水稻基因编辑和转基因研究中得到应用。
参考文献
1.Xie,K.,Wu,C.,&Xiong,L.(2006).Genomicorganization,differentialexpression,andinteractionofSQUAMOSApromoter-binding-liketranscriptionfactorsandmicroRNA156inrice.Plantphysiology,142(1),280-293.
2.Lu,S.,Sun,Y.H.,Amerson,H.,&Chiang,V.L.(2007).MicroRNA