巨紫荆耐高盐相关微小RNA及其靶标的研究

Cercis gigantea is an important garden plant widely grown in China with weak salt resistance. Furthermore, it will be more suitable for growing in salty region with the improvement of salt tolerance. However, little genetic information of C. gigantea is available at present. Since C. gigantea had widely used prospect, we have first finished the transcript, miRNA and degradome sequencing of C. gigantea and established the genetic databases and interaction network of genes, miRNAs and the targets of the miRNAs according to the corresponding relation of miRNA and their targets. The aim of this study is focused on the genetic regulatory network of miRNAs and their targets response to salt stress. We plan to investigate differential expression level of miRNAs and their targets response to salt stress in the different tissues of C. gigantea by comparing the seedlings grown in the salt stress and normal condition using the combination of the methods of transcript, miRNA and degradome sequencing and analysis. Finally, we build the database and regulatory network of miRNAs and their targets of molecular experimental validation under salt stress. Our study provides important platform for not only breeding new type of C.gigantea resistant high salinity but also the regulatory mechanism of salinity tolerance.

巨紫荆是当前广泛用于行道树及绿化点缀的树种，且本身有微弱的盐抗性，如能加强其耐盐的能力，将使其成为优秀的盐碱地区绿化树种。针对该树种应用前景广泛且耐盐相关基因表达调控机制不明确的状况，根据微小RNA及与靶标基因的调控作用关系的理论，本项目在前期已对巨紫荆转录组、微小RNA组和降解组进行测序，建立了巨紫荆功能基因、微小RNA及与受微小RNA调控的靶标基因的遗传信息数据库，并在构建了功能基因和微小RNA的相互作用网络的基础上，采用将转录组、微小RNA组和降解组高通量测序分析法三者相结合的网络构建方法，对高盐胁迫下和正常条件下生长的巨紫荆幼苗根和叶的微小RNA及其靶标的表达情况进行研究，最终获得巨紫荆根和叶中表达的耐高盐相关的微小RNA数据库、功能基因数据库及调控网络，并通过分子生物学实验筛选出机制明确的靶标，对阐明耐高盐调控作用机制和培育适应高盐条件下生长的巨紫荆新品种提供参考。

盐害是影响植物生长的主要因素，而我国盐碱土的面积很大，培育耐高盐的绿化树种对盐碱地的生态环境改善有着重要意义。巨紫荆是当前广泛用于行道树及绿化点缀的树种，且本身有微弱的盐抗性，是研究植物抗盐机制的优秀材料。通过对巨紫荆的抗盐机制的研究，有助于加强其耐盐的能力，将使其成为优秀的盐碱地区绿化树种。.本项目首先对高盐胁迫条件和正常条件下生长的巨紫荆幼苗的根和叶组织进行miRNA测序和转录组测序，鉴定出盐胁迫条件下巨紫荆已知的miRNA及其靶基因，并构建了miRNA与靶标间的相互作用网络。其次，对巨紫荆的基因组进行二代与三代测序，并进行拼接，得到巨紫荆的基因组序列。最后，通过对巨紫荆转录组测序序列进行有参考的拼接，鉴定出盐胁迫条件下差异表达的巨紫荆基因，最终获得巨紫荆耐高盐调控网络。具体获得的研究成果如下：..1、通过研究检测出巨紫荆中高盐胁迫相关的134个 miRNA及其靶基因，构建巨紫荆中耐高盐相关的miRNA库，并利用网络的方法建立了包含99个抗盐基因的数据集。这对于探讨植物在高盐胁迫下的调控机制有着重要意义，也为培育耐盐的巨紫荆新品种提供研究基础。..2、采用二代测序与三代测序技术对巨紫荆基因组进行测序与拼接。最终得到大小为561M的巨紫荆基因组，其NG50从最开始的1.2kb提升到了30Kb以上。这丰富了植物基因组库，也为有关巨紫荆的进一步研究提供基础。..3、利用基因组序列作为参考，对巨紫荆转录组测序序列进行有参考的拼接，鉴定出盐胁迫条件下69个差异表达的巨紫荆基因，结合关于miRNA及其靶基因的研究结果，最终构建了巨紫荆耐高盐相关基因互作网络。研究提出的网络构建分析方法，不仅限于植物盐抗相关基因的研究，如有相关支持，还可以拓展到其他物种的多种功能研究上。..总之，本课题经过三年的努力，目前各方面研究均超出预期。共发表标注受项目资助的SCI论文7篇，培养硕士研究生六名。