植物小RNA研究进展—张荣志

植物小RNA的生物合成及其在植物生长发育中的功能分析随着科技的不断发展，小RNA越来越成为生物学研究中备受关注的对象。

不同类型的小RNA在生物体内扮演着不同的重要角色，其中植物小RNA作为生物体内一种重要的调控分子，其生物合成及功能分析备受关注。

本文将探讨植物小RNA的生物合成及其在植物生长发育中的功能分析。

一、植物小RNA的生物合成1.1 植物小RNA种类介绍植物中小RNA包括miRNA、siRNA和piRNA等，其中miRNA( microRNA)分子量为20~25nt，通常由70~150nt的mRNA前体转录所得。

siRNA(small interfering RNA)的分子量也为20~25nt，主要由转座子等反复序列触发的RNA依赖RNA聚合酶（RdRP）催化的RNA分子为前体处理而来，piRNA则主要参与对转位子的抑制。

1.2 植物小RNA生物合成机制miRNA的合成需要一个特殊的RNA聚合酶，DCL1，它可以寻找RNA前体，找到后剪切生成20~22nt的miRNA，然后导入RNAinduced silencing complex(RISC)后，可以介导mRNA的降解或抑制蛋白翻译。

siRNA则通常由RNA依赖RNA聚合酶（RDRs）催化的RNA片段产生，RISC被siRNA激活可以纳入转录物的RNA修饰。

piRNA的合成则涉及到Transposable elements，形成piRNA and piRNA-induced Pachytene-like structures（PILs）结构。

1.3 植物小RNA生物合成的调节机制miRNA的生物合成的DNA模板可以由Chromatin，Epigenetic marks以及类siRNA下的辅助蛋白等影响。

siRNA则可以受到基因组本身的调控，一些基因组特定的可溶性factors如RPA，DRB7等可以激活siRNA的合成。

二、植物小RNA在植物生长发育中的功能分析2.1 植物小RNA在植物生长、发育中的功能植物小RNA在植物生长、发育过程中发挥重要的调控作用。

小RNA在植物发育中的调节作用在植物发育和生命活动中，RNA分子扮演着重要的角色，尤其是小RNA （small RNA），如miRNA（microRNA）和siRNA（small interfering RNA）等。

小RNA可以通过启动RNA干扰途径，调控基因表达以及保证基因组稳定性。

近年来，越来越多的研究表明，小RNA在植物发育中的调控作用不容忽视。

1. 小RNA对于植物早期发育的调控植物整个生命周期从种子萌发到成熟果实需要经过一系列发育阶段，在这个过程中，小RNA在早期发育中起着至关重要的作用。

miRNA和siRNA从早期胚胎阶段就开始发挥作用，调节早期发育阶段和器官的发育。

如miR161和miR167对于根发育有很重要的作用，miR165/166和miR390则调控了叶片和花器官的发育，miR171则调节了茎的发育。

此外，siRNA也参与了早期发育阶段的调节，如siRNA2909参与了对胚芽的发育调控。

2. 小RNA对于植物花和果实发育的调控小RNA对于植物花和果实的发育也有着重要的作用。

在花的发育过程中，miRNA可以调节花器官的形态。

如miR172和miR156则调节了花发育的时间和下一代花器官的大小，miR159则参与了花的造型调节。

在果实的发育过程中，miRNA还可以参与控制果实的大小和松散度。

如miR156和miR172控制了果实的大小，而miR156还可以调节果实的松散度。

3. 小RNA对于植物环境响应的调控除了对发育的调控外，小RNA还可以参与植物对环境的响应。

植物在面对外界环境刺激（如干旱、盐逆境、低温等）时，会启动一系列应激响应机制来适应环境。

小RNA可以调控环境适应机制中的基因表达，保护植物不受环境刺激的伤害。

如miR398会被调控在氧化应激中调节Cu/Zn SOD的表达，miR156和miR172则控制了温度适应性的基因表达，miR319则参与了植物对盐逆境的响应。

4. 小RNA参与了植物细胞代谢和基因组稳定性的维护小RNA还可以通过RNA干扰的途径，参与了植物细胞代谢和基因组稳定性的维护。

小RNA在植物逆境响应中的作用及机制研究随着全球气候变化以及自然环境的日益恶化，植物生长与发育面临着更加复杂多变的环境压力，比如干旱、高温、低温、盐碱、重金属等逆境条件，这些逆境条件的影响导致了植物减少了产量及质量，对农业生产及人类生存产生了深远的影响。

因此，研究植物对逆境的响应机制，为农业生产及环境保护具有十分重要的意义。

近年来，小RNA作为重要的生物调控因子逐渐成为了研究逆境响应的热点。

一、小RNA的基本概念和类别小RNA是一类长度约为18~30 nt的非编码RNA，是一个重要且复杂的基因调控系统，负责调控许多生命过程。

小RNA可以分为多种类型，其中较为常见和重要的包括：siRNA（小干扰RNA）、miRNA（microRNA）和piRNA（piwi-interacting RNA）等，这些小RNA都在基因表达调控、细胞发育、胁迫应答以及基因表观遗传学方面发挥着重要的调控作用。

二、小RNA在植物逆境响应中的基本作用小RNA参与植物应对各种逆境条件的途径具有多样性。

例如：1. 调控基因表达miRNA和siRNA的主要功能均为通过剪切蛋白质编码基因的mRNA，降低目标蛋白质的表达。

在植物逆境响应中，许多与应激相关的基因受到小RNA的调控。

若干miRNA对于调节植物的响应与适应反应是重要的。

目前在逆境期间，miRNA在应激响应中的作用已被广泛研究并发现存在于各种植物中。

2. 反应逆境刺激信号siRNA在植物逆境中扮演了重要的抗逆应答调节角色，可以使细胞易感性基因表达水平发生改变，进而诱导抗寒蛋白、抗旱蛋白等抗逆蛋白的合成，增强植物对逆境的抵御能力。

3. 参与基因插入和基因沉默siRNA不仅可以诱导异染色质的形成并导致基因富集区域被称为沉默，而且还参与植物对各种逆境应答的基因插入和基因沉默。

例如，盐胁迫会引起DNA甲基化，siRNA可以通过调节DNA甲基转移酶的表达等一系列的机制来保护dna分子的稳定性，提高植物在盐碱胁迫中的存活率。

微小RNA在植物生长与发育中的调控机制研究植物是人类重要的食物来源和生态基础，其生长和发育涉及多个基因和信号通路的调控，其中微小RNA（miRNA）在这个过程中发挥着重要的调控作用。

本文将从miRNA的发现和特性、miRNA在植物生长与发育中的多种作用机制、以及未来对miRNA研究的展望三个方面进行讨论。

miRNA的发现和特性miRNA最初被发现于1993年的果蝇中，但是直到2000年才被发现存在于植物中。

miRNA是一类长度约为20-24个核苷酸的非编码RNA，通常由基因转录产生。

miRNA的具体机制见后文，这里重点讨论其在植物中的特性。

miRNA通常是由RNA聚合酶II转录的单链RNA前体，经过核酸酶Dicer的作用将其切割成双链RNA，然后选择其中的一条链作为成熟miRNA。

miRNA具有多样的生物学特征，例如具有序列保守性、表达模式可变性等。

miRNA通过与靶标mRNA的互补配对，介导蛋白质合成的抑制或降解，从而实现对靶标基因的调控作用。

miRNA在植物生长与发育中的多种作用机制miRNA与植物生长与发育的关系已经被广泛研究。

最为常见的机制是miRNA 通过与靶标基因mRNA的互补配对，调节基因的表达水平，从而影响植物的生长与发育过程。

下面具体分析miRNA在植物生长与发育中的三种作用机制。

1. 调控植物发育过程中的基因表达miRNA通过调节植物基因的表达来影响其发育过程的一个典型例子是在植物器官形成中的作用。

植物器官发育涉及众多基因的表达调控，miRNA通过与靶标基因mRNA的互补配对介导该调控过程。

例如在拟南芥中，miRNA156作为调控因子影响了植物的叶片发育。

该miRNA靶向调控抑制了它的靶标基因SPL，从而调控植物叶片的大小和数量。

2. 反应植物对不利环境因素的应激反应植物生长发育中，受到各种不利环境因素的影响，例如高温、干旱、盐碱等，miRNA也通过与靶基因mRNA的配对调节基因表达，以产生合适的应激反应。

植物生长发育调控中的小RNA研究植物作为一种生物体，其生长发育是一个非常复杂的过程。

在这个过程中，许多基因会被调控，从而实现植物的正常生长和发育。

其中，小RNA作为生物体中重要的调控分子，在植物生长发育中的作用越来越受到关注。

一、小RNA的基本概念小RNA又被称为短链RNA,是长度在20-30个核苷酸之间的RNA分子，由Dicer或者Dicer-like基因编码的酶切割甲基化的RNA前体转录产生。

小RNA可以抑制同源或异源靶基因的表达，从而实现生物体内基因表达调控的功能。

在植物中，小RNA主要分为两类，一类是微型RNA（miRNA），另一类是小干扰RNA（siRNA）。

miRNA是在细胞核中由特定的miRNA基因转录出来的，而siRNA则是由RNA干扰（RNA interference, RNAi）途径中特定基因产生、并与RNA诱导的DNA甲基化（RdDM）途径相交叉的一种小RNA。

二、小RNA在植物生长发育中的作用小RNA在植物的生长发育中起到非常重要的作用。

目前已经发现，小RNA可以参与到许多植物生长发育过程中的调控作用中。

1. 根发育小RNA在根的生长发育中具有非常重要的作用。

研究表明，小RNA可以参与到根的干细胞命运决定、分化和发育等多个方面的调控作用中。

另外，小RNA还可以调节植物根系的营养吸收和环境应激反应等功能。

2. 茎发育在茎的生长发育中，小RNA也发挥着不可忽视的作用。

研究表明，小RNA可以参与到植物茎的细胞分化、组织形态和植株形态建立等生长发育过程中的重要调控作用中。

3. 开花调控在植物生命周期中，开花调控是一个非常重要的过程。

小RNA在花器官的分化、花色素合成和花器官发育等方面发挥着重要调控作用。

三、小RNA的研究方法尽管小RNA在植物生长发育中的作用已经得到了广泛的认识，但是目前仍然需要更加深入地研究其调控机制和作用方式。

1. miRNA芯片miRNA芯片是一种高通量检测技术，能够在不同的条件下高通量地检测miRNA分子的表达情况。

园林植物microRNA研究进展罗小宁;翟立娟;李想;史倩倩;张延龙【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2018(034)008【摘要】microRNA (miRNA)是一种长度为19-24个核苷酸的内源性非编码小RNA,它能够在转录后水平通过剪切、翻译抑制和DNA甲基化3种作用方式负调控目标基因,广泛存在于植物器官中,对植物的生长发育和响应环境刺激具有重要的调控作用.目前在园林植物中关于miRNA的研究还相对较少,但也取得了一定的成果.已有的研究表明,miRNA不仅能够参与园林植物胚胎发育、叶片发育、分枝发育、花发育、果实发育以及发育时序的转变等生长发育过程;而且对园林植物的次级代谢及信号转导具有一定的调控作用,其靶基因通常为一些与次级代谢产物相关的信号分子.除此以外,许多miRNA在园林植物感受生物及非生物逆境胁迫并产生适应性的过程中也发挥重要作用.因此,综述了植物miRNA的生物合成和作用机制,重点介绍了miRNA在园林植物生长发育、次级代谢及信号转导及逆境胁迫等方面的生物学功能,以期为园林植物中miRNA的深入研究提供一定的借鉴和参考.【总页数】10页(P17-26)【作者】罗小宁;翟立娟;李想;史倩倩;张延龙【作者单位】西北农林科技大学风景园林艺术学院,杨凌712100;西北农林科技大学风景园林艺术学院,杨凌712100;西北农林科技大学风景园林艺术学院,杨凌712100;西北农林科技大学风景园林艺术学院,杨凌712100;西北农林科技大学风景园林艺术学院,杨凌712100【正文语种】中文【相关文献】1.MicroRNA210和microRNA486与红系造血调控的研究进展 [J], 李巧琳;冯建明;李文倩;王小蕊;李建平2.Krüppel样因子相关microRNAs在肺癌中调控作用的研究进展 [J], 龚海英;何芳;黄语嫣;庞敏;姜永杰(综述);蒋莉;邓太兵(审校)3.MicroRNA的生成、检测与功能研究进展 [J], 解举民;王雅雯;黄玉迪;谢小林4.microRNA在心搏骤停后脑损伤中的研究进展 [J], 王静(综述);谢吐秀(审校);吕菁君(审校)5.外泌体microRNA在阿尔茨海默症的早期诊断研究进展 [J], 李容英;杨晓娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

小RNA 是一类新发现的长度为21~25个核苷酸的小分子RNA ,它普遍存在于多细胞生物中,占整个基因组基因总数的2%左右。

小RNA 是最为重要的调控RNA 分子,它可直接调控某些基因的开关,从而控制细胞的生长发育,并决定细胞分化的组织类型。

根据小RNA 的生长、结构和功能大约可分为3类:小干涉RNA (small interfering RNA ,siRNA )、微RNA (microRNAs ,miRNAs )和其他小RNA 。

小RNA 在生物进化过程中高度保守,并已被证实参与和调控包括时序发育、细胞凋亡、神经元发育、激素分泌等在内的多种生理过程[1]。

小RNA 自1998年被发现以来,至今已有飞速的发展,目前在种类、特征、分子机制等方面的研究都有了突破性的进展,研究前景十分广阔。

1小RNA 的发现1998年,生物学家发现,在果蝇和其他真核生物中导入外源双链RNA 分子,可以使内源基因相应序列基因的mRNA 降解,从而引发同源基因转录后基因沉默,这种基因表达的抑制作用称为RNA 干扰。

小干涉RNA 在RNA 干扰途径的中间产生,最终可导致靶mRNA 降解产生RNA 干扰作用[2]。

miRNAs 是siRNA (small interfering RNA )之后发现的一种调节mRNA 稳定的RNA 。

多数微RNA 具有高度保守性、时序性和组织特异性。

线虫的lin-4[3]和let-7[4]是最早被发现的微RNA ,它们参与调控线虫的发育时序,后来将类似的RNA 统称为微RNA 。

微RNA 具有重要的调控功能,与生物体的阶段性发育密切相关。

随着研究的深入,已发现微RNA 在生命起源和早期进化、基因复杂性、疾病机理等方面的研究中具有更为深远的意义。

近年来,德国、英国、美国3个实验室[5-7]利用生物信息学、cDNA 文库及分子克隆技术,在不同生物体细胞中克隆到包括lin-4和let-7在内的约150个21~25个核苷酸的非编码小分子RNA 。

小RNA对植物生长发育的调控机制研究植物生长发育过程是一个复杂而精密的过程，其中有许多调节因子参与其中。

小RNA被认为是这些调节因子中的重要组成部分，可以对植物的生长和发育发挥重要的调控作用。

本文章将探讨小RNA对植物生长发育的调控机制。

一、小RNA介绍小RNA是一种长度在20-30个核苷酸左右的非编码RNA分子，可以通过RNA诱导沉默、RNA干扰等机制调节目标基因的表达。

小RNA广泛存在于细胞内，也是植物细胞的重要组成部分之一。

二、小RNA对植物基因表达的调节小RNA可以通过两种机制调节植物基因表达：RNA诱导沉默和RNA干扰。

RNA诱导沉默是指小RNA通过特定的酶切机制直接靶向特定的基因，使其发生剪切和降解作用，从而抑制该基因的表达。

RNA干扰是指小RNA通过与特定的mRNA配对，抑制目标mRNA的翻译或者促使其降解，从而达到调控基因表达的目的。

小RNA在植物的生长发育中发挥着重要的调节作用，不仅能调控表观遗传、基因表达等生物过程，还能调节植物体内的一些代谢途径。

三、小RNA在植物生长发育中的应用小RNA不仅参与植物生长发育过程中的基本代谢过程调节，而且可以用来改良植物品种、提高植物的抗性等。

具体来说，小RNA在以下几个方面展现出了应用前景。

1、育种选育小RNA可以用来改良植物抗性、改善植物形态等。

例如，利用RNA诱导沉默技术研究拟南芥植物中AP2类转录因子的功能，发现AP2调控植物开花和叶片分化的过程。

这就为优化作物形态和调节植物花期等提供了新思路。

2、植物根系发育小RNA对植物根系发育也有着重要的调控作用。

如在拟南芥中，小RNA miR167对于基因ARF6和ARF8的调控对于植物的根系发育过程非常重要。

3、植物抗病性可以利用RNA干扰技术来提高植物的抗病性。

研究显示，拟南芥中抗VX病毒的基因miR168a的表达水平与拟南芥对VX病毒的抗性相关。

提高该基因的表达水平，可以提高拟南芥的抗病性。

植物微型RNA的生物学功能研究植物微型RNA（miRNA）是一类长约为20-24个核苷酸的非编码RNA分子，其广泛存在于植物细胞中，能调控基因表达、影响生长发育和逆境响应等重要生物学过程。

随着对miRNA的逐渐深入研究，人们对其生物学功能也有了更深入的认识。

miRNA的生物合成miRNA的生物合成分为两个主要过程：miRNA前体的加工及成熟的miRNA 的调控作用。

在miRNA前体的加工中，miRNA基因初转录为长链原始RNA(mRNA)，经过Drosha核酸酶的切割产生预miRNA，再在细胞质中经过Dicer 核酸酶的加工和剪切后得到成熟的miRNA。

miRNA的生物学功能miRNA在植物中具有多种生物学功能。

例如，miRNA能够影响植物的生长与发育。

研究表明，miR156在植物的生长发育过程中扮演了重要角色，它能够通过抑制SPL转录因子的表达，从而调控顶端分生组织的形态与大小，影响植物生长发育的整体过程。

miRNA对植物的逆境响应也具有重要影响。

逆境响应过程中，miRNA能够调节植物的基因表达，并产生肯定或否定的调节效应，从而引发植物对逆境的反应。

例如，研究发现，miR172能够对ABA信号途径中的基因表达进行调节，并参与了植物对干旱等逆境的响应过程。

miRNA的生物学功能对植物的遗传转变也有重要影响。

随着miRNA的发掘和研究，研究人员逐渐认识到，miRNA可能是影响植物基因革命的一种新型调节因子。

例如，在植物中，一些miRNA能够通过调节转录因子的表达量，影响其对转录启动子的结合能力，从而改变基因表达，实现植物的遗传变异。

miRNA的功能通过对靶基因的调节实现。

多种研究表明，miRNA能够通过靶基因，实现其对植物生长发育和逆境响应等过程的影响。

例如，研究发现，miR159能够对MYB转录因子家族的某些成员进行调节，并影响着植物的花粉发育、对干旱的响应等一系列生物学过程。

结论在植物生物学中，miRNA是一个非常重要的分子调节因子，它通过对基因表达的调节，实现对植物生存与发展的调控。