【目的】探究文心兰miR168的分子进化特性,揭示文心兰miR168a及其候选靶基因响应软腐病菌侵染的表达模式。【方法】以文心兰miRNA文库、转录组数据库及miRbase数据库获取的植物miR168前体和成熟体序列为研究对象,利用生物信息学方法对...【目的】探究文心兰miR168的分子进化特性,揭示文心兰miR168a及其候选靶基因响应软腐病菌侵染的表达模式。【方法】以文心兰miRNA文库、转录组数据库及miRbase数据库获取的植物miR168前体和成熟体序列为研究对象,利用生物信息学方法对其进行系统进化树构建、保守性分析、前体二级结构分析及靶基因预测;通过PCR技术克隆文心兰miR168a前体,采用qRT-PCR技术分析miR168a及其候选靶基因在文心兰不同组织(根、叶、假鳞茎)和感染软腐病(0,12,24,36和48 h)不同时间的表达模式。【结果】植物miR168序列保守性较高,来源于miR168前体的5p臂保守性高于3p臂,miR168前体分歧较大,茎序列的保守性高于环序列;从文心兰中克隆得到93 bp miR168a前体序列,包含21 nt miR168a成熟体序列。进化分析表明,物种亲缘关系对其前体和成熟体序列的形成影响较小;二级结构显示,文心兰miR168a前体能形成典型的发卡结构,其成熟体位于前体的5p臂;随着软腐病侵染时间延长,文心兰miR168a与其候选靶标RNA剪切复合体核心蛋白(AGO1)、RPM1互作蛋白(RIN4)、羧酸酯酶(CXE8)的表达趋势基本呈负相关,而与其候选靶标RNA解旋酶(PRH47A)、泛素羧基末端水解酶(UCH)的表达趋势呈正相关,说明可能存在其他miR168家族成员或miRNAs同时调控。【结论】文心兰miR168与其他植物miR168进化上兼具保守性和特异性,miR168a上调表达可能会增强文心兰的抗病性。展开更多
目的:探讨miRNA的表达差异与水稻种子活力的相关性。方法:通过人工老化处理获得不同活力的水稻种子,然后运用real time qPCR技术,对不同活力种子的胚中miR164c和miR168b的表达量进行相对定量分析。结果:水稻种子随活力下降至丧失活力以...目的:探讨miRNA的表达差异与水稻种子活力的相关性。方法:通过人工老化处理获得不同活力的水稻种子,然后运用real time qPCR技术,对不同活力种子的胚中miR164c和miR168b的表达量进行相对定量分析。结果:水稻种子随活力下降至丧失活力以前,miR164c的表达量也相应下降;但丧失活力的种子中,miR164c的表达量显著回升。miR168b的表达量则随着种子活力的降低而呈先升后降的模式;在死种子中,miR168b的表达量维持在较低的水平。结论:初步推测miR164c和miR168b的表达量与调控水稻种子活力的变化相关,但它们的调控机制可能存在差异。展开更多
【目的】作物产量、生育期和抗性是生产中的3个关键因素。提高抗性往往影响产量,而高产往往伴随更长的生育期。发掘能协调这3个因素的基因,对作物高产抗病研究和育种具有重大意义。【方法】利用遗传、生化和植物病理学等技术手段,对水稻...【目的】作物产量、生育期和抗性是生产中的3个关键因素。提高抗性往往影响产量,而高产往往伴随更长的生育期。发掘能协调这3个因素的基因,对作物高产抗病研究和育种具有重大意义。【方法】利用遗传、生化和植物病理学等技术手段,对水稻miR168调控水稻产量、生育期和抗性的功能和相关机制进行了分析。【结果】过表达miR168导致稻瘟病抗性降低,植株变高,分蘖减少,产量降低,开花延迟;而表达miR168的一个模拟靶标(target mimic,MIM168)从而抑制miR168的功能后,稻瘟病抗性增强,植株变矮,分蘖和产量增加,花期提前。发现miR168影响整个miRNA网络,通过miR1320调控稻瘟病抗性,通过miR535平衡分蘖发育和稻瘟病抗性,通过miR164控制开花时间和稻瘟病抗性。相关研究成果以"Suppression of rice miR168 improves yield,flowering time and immunity"为题于2021年2月发表在国际期刊Nature Plants(doi.org/10.1038/s41477-021-00852-x)。【结论】成果揭示了单个miRNA可协同调控水稻产量、生育期和稻瘟病抗性。相关研究成果为水稻高产高抗病育种提供了备选基因资源。展开更多
In eukaryotes, the RNase-Ⅲ Dicer often produces length/sequence microRNA （miRNA） variants, called ＂isomiRs＂, owing to intrinsic structural/sequence determinants of the miRNA precursors （pre-miRNAs）. In this stu...In eukaryotes, the RNase-Ⅲ Dicer often produces length/sequence microRNA （miRNA） variants, called ＂isomiRs＂, owing to intrinsic structural/sequence determinants of the miRNA precursors （pre-miRNAs）. In this study, we combined biophysics, genetics and biochemistry approaches to study Arabidopsis miR168, the key feedback regulator of central plant silencing effector protein ARGONAUTE1 （AGO1）. We identified a motif conserved among plant premiR168 orthologs, which enables flexible internal basepairing underlying at least three metastable structural configurations. These configurations promote alternative, accurate Dicer cleavage events generating length and structural isomiR168 variants with distinctive AGO sorting properties and modes of action. Among these isomiR168s, a duplex with a 22-nt guide strand exhibits strikingly preferential affinity for AGO10, the closest AGO1 paralog. The 22-nt miR168-AGO10 complex antagonizes AGO1 accumulation in part via ＂transitive RNAi＂, a silencing-amplification process, to maintain appropriate AGO1 cellular homeostasis. Furthermore, we found that the tombusviral P19 silencing-suppressor protein displays markedly weaker affinity for the 22-nt form among its isomiR168 cargoes, thereby promoting AGO10-directed suppression of AGOl-mediated antiviral silencing. Taken together, these findings indicate that structural flexibility, a previously overlooked property of premiRNAs, considerably increases the versatility and regulatory potential of individual MIRNA genes, and that some pathogens might have evolved the capacity or mechanisms to usurp this property.展开更多
文摘【目的】探究文心兰miR168的分子进化特性,揭示文心兰miR168a及其候选靶基因响应软腐病菌侵染的表达模式。【方法】以文心兰miRNA文库、转录组数据库及miRbase数据库获取的植物miR168前体和成熟体序列为研究对象,利用生物信息学方法对其进行系统进化树构建、保守性分析、前体二级结构分析及靶基因预测;通过PCR技术克隆文心兰miR168a前体,采用qRT-PCR技术分析miR168a及其候选靶基因在文心兰不同组织(根、叶、假鳞茎)和感染软腐病(0,12,24,36和48 h)不同时间的表达模式。【结果】植物miR168序列保守性较高,来源于miR168前体的5p臂保守性高于3p臂,miR168前体分歧较大,茎序列的保守性高于环序列;从文心兰中克隆得到93 bp miR168a前体序列,包含21 nt miR168a成熟体序列。进化分析表明,物种亲缘关系对其前体和成熟体序列的形成影响较小;二级结构显示,文心兰miR168a前体能形成典型的发卡结构,其成熟体位于前体的5p臂;随着软腐病侵染时间延长,文心兰miR168a与其候选靶标RNA剪切复合体核心蛋白(AGO1)、RPM1互作蛋白(RIN4)、羧酸酯酶(CXE8)的表达趋势基本呈负相关,而与其候选靶标RNA解旋酶(PRH47A)、泛素羧基末端水解酶(UCH)的表达趋势呈正相关,说明可能存在其他miR168家族成员或miRNAs同时调控。【结论】文心兰miR168与其他植物miR168进化上兼具保守性和特异性,miR168a上调表达可能会增强文心兰的抗病性。
文摘目的:探讨miRNA的表达差异与水稻种子活力的相关性。方法:通过人工老化处理获得不同活力的水稻种子,然后运用real time qPCR技术,对不同活力种子的胚中miR164c和miR168b的表达量进行相对定量分析。结果:水稻种子随活力下降至丧失活力以前,miR164c的表达量也相应下降;但丧失活力的种子中,miR164c的表达量显著回升。miR168b的表达量则随着种子活力的降低而呈先升后降的模式;在死种子中,miR168b的表达量维持在较低的水平。结论:初步推测miR164c和miR168b的表达量与调控水稻种子活力的变化相关,但它们的调控机制可能存在差异。
文摘【目的】作物产量、生育期和抗性是生产中的3个关键因素。提高抗性往往影响产量,而高产往往伴随更长的生育期。发掘能协调这3个因素的基因,对作物高产抗病研究和育种具有重大意义。【方法】利用遗传、生化和植物病理学等技术手段,对水稻miR168调控水稻产量、生育期和抗性的功能和相关机制进行了分析。【结果】过表达miR168导致稻瘟病抗性降低,植株变高,分蘖减少,产量降低,开花延迟;而表达miR168的一个模拟靶标(target mimic,MIM168)从而抑制miR168的功能后,稻瘟病抗性增强,植株变矮,分蘖和产量增加,花期提前。发现miR168影响整个miRNA网络,通过miR1320调控稻瘟病抗性,通过miR535平衡分蘖发育和稻瘟病抗性,通过miR164控制开花时间和稻瘟病抗性。相关研究成果以"Suppression of rice miR168 improves yield,flowering time and immunity"为题于2021年2月发表在国际期刊Nature Plants(doi.org/10.1038/s41477-021-00852-x)。【结论】成果揭示了单个miRNA可协同调控水稻产量、生育期和稻瘟病抗性。相关研究成果为水稻高产高抗病育种提供了备选基因资源。
基金The NCCR RNA and disease funded by the Swiss National Science Foundation （SNF 51NF40_141735） for access to the Biomolecular NMR spectrometry platform at ETH ZUrich. This work was supported by an IIF Marie Curie fellowship to TI （no. 329029） and a European Research Council （ERC） advanced grant ＂Frontiers of RNAi-Ⅱ＂ to OV （no. 323071）.
文摘In eukaryotes, the RNase-Ⅲ Dicer often produces length/sequence microRNA （miRNA） variants, called ＂isomiRs＂, owing to intrinsic structural/sequence determinants of the miRNA precursors （pre-miRNAs）. In this study, we combined biophysics, genetics and biochemistry approaches to study Arabidopsis miR168, the key feedback regulator of central plant silencing effector protein ARGONAUTE1 （AGO1）. We identified a motif conserved among plant premiR168 orthologs, which enables flexible internal basepairing underlying at least three metastable structural configurations. These configurations promote alternative, accurate Dicer cleavage events generating length and structural isomiR168 variants with distinctive AGO sorting properties and modes of action. Among these isomiR168s, a duplex with a 22-nt guide strand exhibits strikingly preferential affinity for AGO10, the closest AGO1 paralog. The 22-nt miR168-AGO10 complex antagonizes AGO1 accumulation in part via ＂transitive RNAi＂, a silencing-amplification process, to maintain appropriate AGO1 cellular homeostasis. Furthermore, we found that the tombusviral P19 silencing-suppressor protein displays markedly weaker affinity for the 22-nt form among its isomiR168 cargoes, thereby promoting AGO10-directed suppression of AGOl-mediated antiviral silencing. Taken together, these findings indicate that structural flexibility, a previously overlooked property of premiRNAs, considerably increases the versatility and regulatory potential of individual MIRNA genes, and that some pathogens might have evolved the capacity or mechanisms to usurp this property.
