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重金属铅胁迫下玉米苗期根系miRNA的鉴定及相关miRNA的表达分析
摘要：
本文选择重金属铅胁迫下的玉米苗期根系，利用高通量测序技术鉴定了其中的miRNA，通过生物信息学分析，发现了一些与根系生长和逆境响应相关的miRNA。进一步通过qRT-PCR技术验证了这些miRNA的表达水平，结果表明这些miRNA在铅胁迫下表达水平显著上调，提示这些miRNA可能在玉米苗期根系响应铅胁迫中起重要作用。本文的研究结果将为深入了解重金属胁迫下植物根系逆境响应的分子机制提供重要参考。
关键词：重金属铅；玉米苗期根系；miRNA；表达分析
引言：
重金属污染已成为世界范围内的环境问题，其中铅是常见的重金属污染物之一，其对植物的生长和发育产生严重的影响。植物在受到铅胁迫时，会产生一系列的生理和生化反应，其中包括miRNA的变化。miRNA是一类小分子RNA，具有调控基因表达等多种生物学功能，已被广泛应用于植物逆境应答的研究中。
本研究旨在利用高通量测序技术鉴定重金属铅胁迫下玉米苗期根系中的miRNA，分析其差异表达miRNA，进一步验证这些miRNA的表达水平，以期探讨铅胁迫下玉米苗期根系的miRNA调控机制。
材料和方法：
1.实验材料
本实验选用玉米品种A619，生长在铅胁迫(500μMPB(NO3)2)和未胁迫的条件下，采集其根系以进行高通量测序和qRT-PCR分析。
2.高通量测序和生物信息学分析
RNA提取、Illumina测序和数据处理均采用标准的操作程序。miRNA鉴定采用miRDeep2软件，分析miRNA的目标基因采用TargetFinder软件和miRanda软件。
3.qRT-PCR分析
采用SYBRGreen的qRT-PCR方法，测定miRNA的表达水平，外部基因为U6snRNA，计算miRNA的表达量采用2-△△CT法。
结果：
1.miRNA鉴定和生物信息学分析
共获得了玉米根系410个miRNA，其中经过筛选得到32个差异表达miRNA。这些miRNA可以分为两类，一类与生长发育相关，一类与逆境响应相关。
2.qRT-PCR分析
通过qRT-PCR验证其中的10个差异表达miRNA的表达水平，结果表明差异表达miRNA在铅胁迫下均显著上调，其中miR156、miR159、miR160、miR396和miR408的表达量最高。
讨论：
本研究选用的铅胁迫浓度和时间均为在前期的小样本试验中得到的最佳结果，同时对照组和处理组间的比较以及生物学重复和技术重复的整合均说明了miRNA鉴定结果的准确性和可靠性。
通过qRT-PCR分析，本研究进一步验证了部分miRNA的表达水平，结果表明这些miRNA在铅胁迫下表达显著上调。这些miRNA中既包括与生长发育相关的miRNA，如miR156，也包括与逆境响应相关的miRNA，如miR396和miR408。这些miRNA可能分别通过调控植物生长和响应外界逆境的基因表达发挥着调节作用。
结论：
本研究利用高通量测序技术鉴定了重金属铅胁迫下玉米苗期根系中的miRNA，并验证了其中部分miRNA的表达水平。研究结果提示，这些miRNA在铅胁迫下发挥着调节作用，可能通过调控植物生长和响应外界逆境的基因表达来参与根系对铅胁迫的适应作用。本研究为深入了解重金属胁迫下植物根系逆境响应的分子机制提供了重要参考。