植物中small RNA介导的基因调控网络的构建

近10年的转录组学研究使人们对小RNA分子有了深刻认识。借助高通量测序，数以千万计的small RNAs（sRNAs）被克隆，包括microRNAs（miRNAs）、nat-siRNAs、ta-siRNAs等。但是大多数内源siRNAs仍未被定义，更不清楚它们的功能。植物sRNAs通过对靶mRNAs的切割或对靶DNA序列的修饰来达到基因表达调控的目的。针对切割调控的研究，植物降解组测序数据十分有用。但目前尚无对除了miRNAs以外的其它sRNAs与靶基因调控关系的系统研究。为了推进植物sRNA调控机理和功能的探索，本研究主要内容确定为：基于sRNA高通量测序数据进行组织特异sRNAs搜寻以及全面的miRNA*s鉴定；基于降解组测序数据，筛选得到受miRNAs、miRNA*s或其它sRNAs调控的靶基因，基于以上调控关系构建植物中sRNAs介导的基因调控网络，进一步分析子网络的生物学功能。

借助高通量测序技术，数以百万计的植物small RNA（sRNA）被克隆，包括microRNA（miRNA）、natural antisense small interfering RNA（nat-siRNA）、trans-acting small interfering RNA（ta-siRNA）等。这些sRNA在植物基因表达调控方面起重要作用，并在植物生长发育过程的各个环节中扮演着重要角色。但迄今为止，植物中仍有大量内源sRNA未被定义，人们更不清楚它们的具体生物学功能。在本研究中，我们基于高通量测序数据，利用生物信息学分析方法，紧密围绕“植物中small RNA 介导的基因调控网络的构建”这一立项主题，主要开展并已完成了以下研究工作：（1）sRNA新类型的发现（reverse complementary miRNA、mirtron、产生自long non-coding RNA并依赖于DCL1的sRNA、具有长“stem”的miRNA前体编码除miRNA成熟体以外的其它sRNA）以及对目前已注释miRNA基因可靠性的分析；（2）miRNA新作用模式的探索（通过与intron中互补位点的结合实现对mRNA前体的调控、target mimics的系统挖掘）；（3）miRNA、miRNA*及其它类型sRNA的器官/生长发育阶段特异表达模式的分析及相关调控网络的构建。基于RNA-PET（paired end tag sequencing of RNA）测序技术，我们期望通过实验对模式植物拟南芥、水稻的pri-miRNA（primary microRNA）的5’和3’边界进行大规模鉴定，为进一步研究植物miRNA基因结构（包括promoter区域）奠定基础。以上工作中的部分成果已发表在Plant Physiology、New Phytologist、Journal of Experimental Botany、RNA Biology、Briefings in Bioinformatics、BMC Genomics等SCI期刊上，累计17篇。上述研究成果，为我们进一步深入揭示植物中miRNA新的调控机制、探索发现新的sRNA类群打下坚实基础，为后续实验设计提供了有价值的参考依据，进而为彻底阐明小分子RNA在植物生长发育、胁迫响应、进化适应等生物学过程中的重要作用做出了贡献。

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