植物microRNA靶基因的预测与验证 技术研究进展

崔俊霞，魏康宁，谢伊源，王 丽，李用芳

(河南师范大学 生命科学学院,河南 新乡 453007)

MicroRNA(miRNA)是一类真核生物体内普遍存在的具有重要调控功能的内源非编码小分子RNA (sRNA)，长度在20～24 nt[1]。植物miRNA与植物的生长、发育、代谢以及胁迫存在着密切的联系[2]，预测并验证miRNA调控的靶基因是阐明miRNA在生物体内功能的前提。植物miRNA主要通过剪切机制导致靶基因被降解，也可通过抑制翻译对靶基因进行调控，个别miRNA还可以通过诱导靶基因DNA甲基化来调控靶基因的表达[3]。在这3种机制中，miRNA介导的靶基因被剪切和翻译被抑制方面的研究较为深入，因此，可以根据miRNA对靶基因的作用方式对靶基因进行试验验证。简要介绍了植物miRNA产生过程的最新研究进展以及靶基因的预测方法，重点综述了植物miRNA靶基因的验证方法，旨在更深入地研究植物miRNA介导的转录后调控机制，并为利用miRNA改良植物品种提供理论指导。

1 植物miRNA的产生

植物MIRNA(miRNA基因)首先在细胞核内由Ⅱ型RNA聚合酶(Pol Ⅱ)转录出能形成发夹结构的初级转录物pri-miRNA[4-5]，再在以DCL1 (Dicer-like 1)、HYL1(Hyponastic leaves 1)和SE (Serrate)为核心组分的切割复合体的作用下经第一次剪切形成pre-miRNA，经第二次剪切形成miRNA∶miRNA*复合体[6-8]。该复合体在甲基转移酶HEN1 (Hua enhancer 1)作用下3′端被甲基化[9]，然后在HASTY蛋白的作用下被释放到细胞质中[10-11]。复合体miRNA∶miRNA*转运到细胞质后，成熟的miRNA与AGO1 (Argonaute 1)蛋白结合形成RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC)，miRNA通过碱基互补配对方式引导RISC识别靶基因并对靶基因进行调控，而miRNA*则被降解[12-14](图1)。然而近年研究发现，有些miRNA*的丰度比miRNA还高，甚至可调控靶基因并导致靶基因被剪切，表明miRNA*不仅仅是miRNA的伴随链，可能还有其他生物学功能[15-19]。……