[发明专利]与植物生物量相关的miRNA及其相关生物材料与应用

说明书

技术领域

本发明涉及与植物生物量相关的miRNA及其相关生物材料与应用。

背景技术

拟南芥（Arabidopsis thaliana(L.)Heynh.），十字花科(Brassicaceae)鼠耳芥属(Arabidopsis)拟南芥(A.thaliana),又名鼠耳芥、阿拉伯芥、阿拉伯草。拟南芥由于具有以下的特点而成为研究有花植物的遗传、细胞、发育、分子生物学研究的模式植物：

一、拟南芥的优点是植株小、每代时间短（两个月一个世代）、结子多、生活力强。二、拟南芥的基因组是开花植物中相对较小的。每个单倍染色体组（n=5）的总长只有7000万个碱基对，即只有小麦染色体组长的1/80，其整个基因组已于2000年由国际拟南芥菜基因组合作联盟联合完成，也是第一个被顺序分析的植物基因组。

三、拟南芥是自花受粉植物，基因高度纯合，用理化因素处理突变率很高，容易获得各种代谢功能的缺陷型。近十年来，植物科学家们利用拟南芥模式系统，对植物不同组织和器官的发育开展了类似的研究。通过大量拟南芥突变体的分析，科学家们对植物根、茎、叶、花、胚胎和种子的发育，对植物抗病性和抗逆性机理，以及对各种生命活动有关的激素、光和环境因子引起的信号传导过程等进行了深入的研究，极大丰富了人类对于植物生命活动内在机理的认识。

微小RNA（microRNA，miRNA)是一类在真核生物中广泛存在的、长度为21～24nt、具有调控作用的一类小分子RNA。大多数植物的miRNA基因位于基因间区(intergenic region)以单顺反子形式转录（Brown,J W.Intronic noncoding RNAs and splicing.Trends Plant Sci,2008.13(7):p.335-42.）。大部分miRNA基因产物的几个共同特征表明植物miRNA基因在RNA聚合酶II(RNA polymerase II)的指导下转录出pri-miRNA，即初级前体。紧接着初级前体在核内被RNase III Dicer-like1(DCL1)两次连续加工，从而产生miRNA/miRNA*双链。miRNA/miRNA*双链在细胞核中被HEN蛋白甲基化后，被转运出细胞核进入细胞质中。成熟的miRNA从miRNA/miRNA*双链中分离出来，选择性地与核酸酶复合物结合形成RNA诱导沉默复合物（RNA-induced silencing complex，RISC），从而发挥功能。目前已知的植物miRNA对其靶标基因的调控方式有三种:剪切、翻译抑制和转录沉默。在植物中miRNA介导的靶基因剪切是其主要的作用形式，一般来讲miRNA对完全互补或接近完全互补的mRNA序列进行切割。目前已经确认的miRNA的靶标基因大部分为各种调控植物生长发育的转录因子。miRNA除了位于调控网络的中心，还可以将蛋白水解、代谢、离子运输以及信号转导途径中的多种mRNA作为靶标（Benjamin H,Ribo-gnome:the big world of small RNAs.Science,2005.309(5740):p.1519-24.89.；Guo,H.S.MicroRNA directs mRNA cleavage of the transcription factor NAC1to downregulate auxin signals for arabidopsis lateral root development.Plant Cell,2005.17(5):p.1376-86.），这显示了此类小分子RNA具有重要的生物学意义。