osa-miR2105/OsbZIP86互作在水稻干旱及盐胁迫响应过程中的分子作用机制

Rice is one of the most important staple crops in the world. Drought and salinization of land caused by climate change, global warming and environmental destruction are the most important factors affecting rice productivity and quality. Discovery of new genetic resources affecting drought and salt tolerance are increasingly important in rice genetic improvement through next generation breeding programs...osa-miR2105 is one non-conserved miRNA that first isolated from rice seed by Xue et al (2009). Our study has shown that by regulating the expression of OsbZIP86, osa-miR2105 affects ABA signaling, drought and salt tolerance in rice. To our knowledge, a systematic functional study of osa-miR2105 and its target gene OsbZIP86 in rice has not been reported yet...Based on the preliminary results, our proposal aims to study: (1) Self regulation model of osa-miR2105; (2) Regulation model of osa-miR2105-target OsbZIP86 interaction; (3) Molecular networks of osa-miR2105/OsbZIP86 involving ABA signaling in drought and salt tolerance of rice. Furthermore, we will evaluate the application of osa-miR2105/OsbZIP86 interaction in improvement of drought and salt tolerance in rice molecular breeding...This project will enrich the theoretical research of rice drought and salt resistance and will provide new genetic resources for improvement of rice drought and salt tolerance by molecular breeding.

全球气候变暖及环境破坏的加剧所导致的干旱和土地盐碱化已成为限制水稻产量的主要因素。发掘新的优质耐旱、耐盐遗传资源对开展水稻抗逆分子育种具有重要意义。osa-miR2105是从水稻中分离得到的一个特异microRNA。我们已有的研究显示osa-miR2105通过调控OsbZIP86 mRNA的表达在水稻ABA信号、干旱和盐胁迫响应中起着重要作用。本项目拟采用分子生物学、基因组学等技术研究：(1) osa-miR2105自身调控模式；(2) osa-miR2105调控靶基因OsbZIP86的规律和模式；(3) osa-miR2105/OsbZIP86互作在ABA信号、干旱和盐胁迫响应中的分子调控网络；最终评价osa-miR2105/OsbZIP86互作在水稻抗逆分子育种中的应用价值。本研究将丰富miRNA参与的水稻耐旱和耐盐分子机制理论研究，并为水稻耐旱和耐盐分子育种提供更多的遗传基因资源。

全球气候变暖及环境破坏的加剧所导致的干旱和土地盐碱化已成为限制水稻产量的主要因素。发掘新的优质耐旱、耐盐遗传资源对开展水稻抗逆分子育种具有重要意义。microRNA和bZIP转录因子在真核生物细胞内普遍存在，广泛参与了植物生长发育及各种生物、非生物逆境胁迫过程。. 该项目在前期研究基础上对水稻特异小分子RNA2105（osa-miR2105）通过调控OsbZIP86的表达在水稻干旱和盐胁迫中的作用机制进行了深入研究。该项目获得的主要研究结果如下：（1）OsbZIP86是osa-miR2105的靶基因。在时空表达模式中：osa-miR2105主要在根中表达，在叶片和茎中表达较低；而OsbZIP86主要在水稻叶片、叶鞘和茎中表达，其中茎中的表达水平较高，在根中的表达相对较低。二者在多种逆境胁迫处理和时空表达模式中的表达都存在高度负相关性。5'RLM-RACE结果表明存在osa-miR2105对OsbZIP86的剪切位点；（2）通过稳定植株转化和OsbZIP86::GFP融合瞬时表达结果发现OsbZIP86定位于细胞核；（3）OsbZIP86是一个非典型的bZIP转录因子。OsbZIP86不具有DNA结合域，且其全长和N端不具有转录活性，但是C端具有转录活性，但是能形成同源二聚体；（4）osa-miR2105通过对OsbZIP86的转录调控参与了水稻对干旱和盐胁迫响应过程。过表达OsbZIP86和降低表达osa-miR2105能提高水稻对干旱和盐的耐受性，导致其对ABA更加敏感；而干涉或者敲除OsbZIP86的表达和提高osa-miR2105的表达能降低水稻对干旱和盐的耐受性，导致其对ABA的敏感性降低；（5）ChIP结果表明：干旱诱导时，OsbZIP86能与OsNCED3的启动子结合，影响了水稻ABA的合成及气孔的关闭等参与水稻对干旱响应；（6）EMSA实验结果表明：在干旱诱导时，OsbZIP86不能单独与OsNCED3启动子结合。而OsbZIP13能与OsNCED3启动子结合，OsbZIP86存在时，这种结合增强。推测OsbZIP86通过与OsbZIP13形成二聚体，从而与OsNCED3启动子结合，影响ABA的合成，从而影响了水稻对干旱的抗性。. 通过该项目已发表带标注相关研究论文6篇，获得授权专利3件，培养硕士研究生3位，培养博士研究生1位。