Sly-miR168对番茄果实发育与成熟的调控研究

果实是人类重要的营养及食物来源。miRNA作为基因表达转录后调控的一个重要方式，对植物生长发育过程具有重要影响。miR168通过调控AGO1基因表达，对多个发育过程发挥着重要作用，但其对果实发育与成熟过程的调控作用至今仍不清楚。在前期研究中，我们分离了番茄sly-miR168a/b及其目标基因Le-AGO1，并在幼果、绿熟期、转色期果实中检测到miR168的表达。本项目拟深入研究sly-miR168a/b在果实中的表达调控特征，并利用果实特异性启动子2A11在番茄中特异性表达sly-miR168a/b，研究其对目标基因的调控作用及对果实发育与成熟过程的影响。研究结果对深入阐明sly-miR168功能及对果实发育与成熟的调控机制具有重要意义。同时，可以为利用miRNA调控果实发育与成熟奠定理论基础。因而，具有重要的理论意义和应用前景。

本项目从番茄中分离了miR168两个前体miR168a和miR168b，并成功获得6株miR168a及7株miR168b的转基因植株，其中miR168a-3、miR168b-1和miR168b-4植株出现植株变高、开花多、产量增加的表型。通过对番茄基因组进行分析后得到15个AGO基因，其中SlAGO1A及SlAGO1B为miR168的靶基因。构建靶位点突变基因SlAGO1AMUT, SlAGO1BMUT，转化番茄后出现了生长缓慢、花蕾不发育及果实不膨大等表型。针对SlAGO1A/1BMUT生长缓慢的表型，检测了在植物生长阶段转化过程中起重要作用的miR156及miR172及其靶标，其表达受到调节，这与拟南芥中存在的“沙漏”式互补表达模式相似，推测在SlAGO1A/1BMUT转基因株系中，因增强了miR156的表达而推迟了由幼苗向成苗的转化而导致开花延迟。为了明确miR168的生理作用及阐述产生上述表型的原因，我们收集了光周期各个时期的番茄材料，并定量检测了miR168及SlAGO1A、SlAGO1B在光周期中的表达模式。分析发现在光照条件下miR168在光照12 h时达表达高峰，而SlAGO1A、SlAGO1B表达正好相反。说明在光照条件下，光信号会增强miR168的表达，而过量的miR168会抑制SlAGO1A、SlAGO1B的表达。我们推测miR168是感受到光信号后通过SlAGO1A/1B将信号传递到下游的miRNA，通过有规律的信号反馈而完成生长阶段的转化。针对miR168超表达植株和SlAGO1A/1BMUT株系中出现的表型及其在miRNA通路中所起的作用，分析了在生长素相应过程中起作用的miR393，miR167及其靶标基因SlTIR1和SlARF8在果实中的表达，发现miR393，miR167在miR168超表达植株中表达降低而调节相应靶基因表达。该研究结果表明miR168可以通过SlAGO1A/SlAGO1B而影响生长素的响应从而影响植株和果实的生长发育。