microRNA通过调控靶基因在植物中的表达,从而该基因影响在开花和花粉发育的作用大小,过表达大豆miRNA172a被证实能够促使转基因拟南芥提前开花[15],影响开花时间和光周期长短;Ding等[16]为提高杂交大豆的杂种优势,研究细胞质雄性不育的分子机制,利用深度测序技术和降解组测序技术确定在细胞质雄性不育的花芽中miRNA与其靶基因关系,并验证miRNA及其靶标基因参与花粉发育,gma-miRNA156b和gma-miRNA的靶基因是MADS-box转录因子家族成员,在生殖生长和花器官发育中起重要作用[17][18]
大豆在生长进化的过程中,常会受到病虫害的侵染,对大豆驯化过程中,病虫害的爆发对其品种和产量都有极大的损害。在漫长的进化过程中,人们发现miRNA在大豆本身抵抗病害具有重要作用,因此对其调控机制的深入研究能有效减少产量损失。
大豆花叶病毒病是大豆中常见的病毒病,其病原菌菌株分化变异多,且大豆中抗花叶病毒的基因为多簇基因,难以根治,对大豆品质和产量产生极大的危害。Chen等敲除RNA沉默必要部分SGS3后,AGO1-siRNA机制受到抑制,AGO1蛋白表达稍有恢复,受G7侵染的Rsv1的植株病状有所缓和;而过表达miRNA168则伴随着AGO1mRNA的高表达,且miRNA168只在受G7菌株侵染的植株中高表达,结果表明在G7菌株侵染的植株两种小RNA途径都存在[19]。其后Chen等还利用sRNA序列、降解组序列及转录组序列构建了microRNA及其靶基因在G2、G7菌株感染的大豆中调控网络,基于大量数据更直观地反映出调控的复杂程度及进一步探索SMV侵染过程[20]。
大豆胞囊线虫是大豆世界范围内最严重的病原生物之一。Li 等通过对大豆胞囊线虫易感品种和抗性品种在感染大豆胞囊线虫后构建小RNA文库测序发现来源于 40 个 miRNA家族的101种miRNA涉及响应囊胞线虫感染这一过程[21]。Xu 等通过对大豆胞囊线虫易感品种和耐受品种构建小 RNA文库测序发现在根中六种miRNA ( gma-miR393/1507/1510/1515/171/2118) 可以产生 phasiRNA来应对大豆胞囊线虫侵染[22]。
大量实验表明,microRNA作为其生长发育中重要的调控因子,在各种各样的生长发育和逆境胁迫中都发挥了重要的作用,microRNA的调控作用往往不是正向直接的,而是通过对相关靶基因的切割,以负调控为主,如对ARF、SPL家族调控[12-14],从而对其调控通路中一些其他关键因子产生影响,启动或阻止植株的应答机制,达到对这些生物过程的调控。除此,大豆miRNA还被作为工具进行其他的研究,比如,利用基因沉默获得转基因植株、通过降解组验证miRNA及其靶基因关系进行基础研究。但对于miRNA调控的机理研究并不深入,对于大豆miRNA在各生物学过程中调控机制阐述尚不明确,有待进一步地探索和总结。
随着大豆中对microRNA的研究逐渐成熟,大量被报道的实验成果和数据库涌现,多而杂乱,且准确性不明,对大多数研究人员来说,筛选工作量很大,而通过降解组验证过的microRNA及其靶基因调控关系则准确度较高,通过构建数据库将其进行分类,构架其调控通路和网络并进行分析,有利于人们更加直观和充分地理解大豆中microRNA的作用情况和调控方式,尤其是其在大豆生长发育和抗逆抗病中所起的关键作用。以往单纯利用生物信息学方法预测的microRNA与其靶基因关系常有局限性,但辅以大量的已有降解组测序文库数据进行验证,所得结果有很高的可信度。
降解组测序是结合生物信息学分析、cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends, RACE)和高通量测序技术三者优势[23],对被microRNA靶向切割后mRNA的序列碎片进行测序,结合Gene Ontology(GO)和Pathway分析,利于进一步理解miRNA的调控,对生物信息学预测结果进行佐证和实验补充。 大豆microRNA调控网络数据库的构建与分析(3):http://www.751com.cn/shengwu/lunwen_42155.html