水稻干旱胁迫的small RNA转录组分析

刘源, 张秀妍, 徐妙云, 郑红艳, 邹俊杰, 张兰, 王磊

(中国农业科学院生物技术研究所， 北京 100081)

干旱胁迫影响植物生长发育、生理代谢、地理分布、品质产量，是威胁粮食安全的主要环境因素之一[1]。在干旱条件下，植物会产生一系列结构和生理改变，如叶片和根系形态改变、气孔运动、渗透损伤、物质吸收失衡、光合能力降低等[2-5]。植物在干旱响应过程中，大量抗旱相关调控基因的表达水平会发生改变，包括转录因子基因、渗透调节基因、抗氧化代谢基因和逆境诱导基因等，其中，许多基因在转录和转录后水平受small RNA调控[2, 5]。因此，small RNA及其靶基因组成调控模块是植物干旱胁迫响应过程中的关键因子。

microRNA(miRNA)是广泛分布于植物基因组中的内源性单链非编码small RNA，长度18～24个核苷酸(nt)。miRNA通过结合靶基因上的互补序列诱导转录水平基因沉默(transcriptional gene silencing，TGS)和转录后水平基因沉默(post-transcriptional gene silencing，PTGS)而发挥功能[6]。miRNA不仅是植物生长发育和生理代谢活动的重要调节因子，同时也参与了各种生物和环境胁迫(干旱、高盐、高温、冷冻等)的响应过程[6-7]。目前，许多植物物种的干旱胁迫紧密相关或响应miRNAs已被鉴定和研究[2-4]。然而，干旱逆境适应和响应是一个非常复杂的过程，更多干旱调控关键miRNAs及其功能有待鉴定和解析，而且miRNA-靶基因调控干旱胁迫的分子机制仍不完全清楚。

本研究拟通过高通量RNA-seq技术对水稻根、茎和叶片中small RNA在干旱处理后全基因组水平上的表达变化情况进行研究，鉴定已知miRNAs和新miRNAs、筛选和挖掘干旱响应差异表达miRNAs并对其预测的调控靶基因进行功能注释和富集分析，为进一步探明水稻干旱胁迫应答和适应过程中的miRNAs调控机制及其分子调控通路和网络提供理论和数据参考。……