高效调控紫草药用天然产物合成相关miRNA的发掘及其分子机制研究

miRNAs通过作用于靶标基因对植物的生长、代谢等生理过程起到重要的调控作用。然而，关于miRNA是否参与植物药用天然产物的合成调控还鲜有报道。基于miRNA319可通过调控转录因子基因TCP来调控JA合成的报道及我们的预实验结果，我们推测miRNAs在紫草药用天然产物（紫草宁）的合成过程中可能起到重要的调控作用。因此，为解析miRNAs是否参与紫草宁合成调控及其网络分子机制，本项目拟以紫草培养细胞为材料，通过构建miRNA文库，进而制备个性化miRNA芯片进行杂交分析，并结合现有的miRbase数据库芯片杂交分析，来发掘参与紫草宁合成调控的关键miRNAs；进而通过克隆并鉴定其作用的靶标基因，并通过RNAi或过表达等手段，多层次解析从miRNAs到靶基因到紫草宁合成这一网络调控分子机制。该研究具有较强的创新性，可为深入揭示紫草和其他非模式植物的天然产物合成调控及生物工程实践奠定理论基础。

紫草是一种重要的药用植物，其根系合成的次生代谢产物-紫草宁及其衍生物，具有重要的药用价值。miRNAs 通过作用于靶标基因对植物的生长、代谢等生理过程起到重要的调控作用，然而关于miRNA 是否参与植物药用天然产物的合成调控还鲜有报道。本项目采用紫草细胞和毛状根培养体系，解析了紫草宁合成相关的miRNA表达谱并对其作用进行了相关分析。主要研究成果包括：（1）成功构建了两阶段培养体系触发紫草宁合成过程的紫草细胞miRNA 文库并通过高通量测序分析获得了差异表达的miRNA表达谱;（2）成功构建了光信号调控紫草宁合成的紫草细胞miRNA 文库，并通过高通量测序分析获得了差异表达的miRNA表达谱;（3）通过生物信息学策略获得了关键miRNA对应的靶基因;（4）成功克隆了关键miRNA作用途径相关靶标基因的cDNA全长;（5）采用RLM-RACE法验证了miRNA的靶标基因;（6）构建了miRNA和其靶标基因的植物表达载体并进行了转基因功能研究。本项目研究结果为深入揭示紫草天然产物的合成及调控机制，以及非模式植物的次生代谢生物工程实践奠定了基础。