miRNA对花椰菜小孢子胚胎发生发育的调控机制研究

植物小孢子在离体培养条件下具有脱离正常配子体发育途径转而进入胚胎发生发育途径的特性。这一特性使得植物小孢子胚胎发生在作物育种中具有重要应用价值，同时其胚胎发生发育特征与植物合子胚极为相似，又使之成为难以开展的植物早期胚胎发育机制研究的理想模型。基于此，本项目在已经建立成熟、高效花椰菜小孢子培养体系基础上，从表观遗传调控这一全新视角，利用新一代高通量Solexa测序技术对花椰菜小孢子胚胎发生发育不同时期全基因组miRNA进行测序，进而采用多种生物信息学方法结合Real-time PCR等高精度实验分析手段，发现、确定新的miRNA，建立miRNA数据库；并对参与花椰菜小孢子胚胎发生发育调控的miRNA及其靶基因进行分离、克隆，进一步对其调控特征及功能进行深入分析。力图从全基因组miRNA表达特征和特异miRNA作用模式两个层面揭示miRNA对花椰菜小孢子胚胎发生的调控作用机制。

项目经过三年实施，进展顺利。项目书中所涉及的研究内容均有开展，并已保质保量的完成项目任务书预定的研究目标，取得了多个具有较高科学价值的研究成果。具体成果如下：1、通过对花椰菜小孢子发育和营养器官发育过程中miRNA的鉴定、分析，首次较为全面的揭示了花椰菜中miRNA特征，首次在花椰菜中检测到178个已知miRNA，同时预测获得87个未知功能的新miRNA；2、基本阐明了花椰菜小孢子早期发育及营养器官（子叶和下胚轴）早期发育过程中miRNA表达模式及表达谱特征；3、克隆、证实84个已知miRNA，15个新预测miRNA在花椰菜小孢子早期发育过程中存在差异表达。证实42个已知miRNA，17个新预测miRNA在花椰菜营养器官发育早期存在差异表达。证实7个已知miRNA，3个新预测miRNA在花椰菜小孢子离体胚胎发育过程中存在差异表达；4、成功获得了9个可能参与花椰菜小孢子离体发育过程调控miRNA的过表达载体，并成功获得多个miRNA过表达转拟南芥株系。并重点对nov-miRNA07过表达转基因株系进行了分析。证实，过表达该miRNA可显著影响拟南芥的生长发育；5、成功获得nov-miRNA23过表达转花椰菜植株，并证实在花椰菜中过表达该miRNA可显著影响花椰菜的生长发育；6、对花椰菜小孢子离体胚胎发育过程中基因组DNA甲基化水平及模式变化特征进行了探究，证实尽管DNA甲基化总体水平变化不大，但在发育过程中DNA甲基化模式却发生了较大幅度的调整。最终，依托本项目在SCI收录期刊PLANTA （IF=3.347），Plant Cell, Tissue and Organ Culture（IF=3.633）等上发表论文3篇（任务书中计划为2－3篇），培养研究生4名（任务书中计划为2－3篇），同时还依托本项目申请相关专利2项。