miRNA在香蕉果实采后温度胁迫应答中的调控作用

Banana is sensitive to temperature stress, which usually causes the deterioration of fruit quality during storage and transportation. While its regulatory mechanism remains unclear, miRNA, as an emerging important regulator in plant stress responses, provides new insights into the regulation of the adaptability of banana fruit to unfavorable storage temperatures. Within this context, we propose to identify and characterize, via deep sequecing technology and bioinformatic analysis, both conserved and novel miRNA species of banana (Musa acuminata) fruit. Also, the targets of the identified banana miRNAs will be predicted and validated by degradome sequencing. Comparative analysis of miRNA experession will be conducted to identify significantly up-regulated or down-regulated miRNAs in either the peel or the pulp of banana fruit under different temperature stresses. Combining the changes in fruit physiology and biochemistry in regard to stress response, we propose to reveal the regulatory role that miRNAs play in fruit response to temperature stress, which will provide theoretical bases for the new ideas of controlling temperature-induced postharvest fruit deterioration in banana industry.

香蕉果实对温度敏感，而温度胁迫可导致采后果实品质劣变。miRNA是调控植物逆境反应的重要因子，但有关miRNA在采后香蕉果实温度胁迫应答中的调控作用，迄今尚未见报道。在前期研究香蕉采后品质劣变生理的基础上，根据果树作物miRNA的研究最新成果，推测miRNA可能调控与温度胁迫信号转导途径相关的多个基因的表达，从而在采后香蕉温度胁迫应答中起关键作用。为证实这一假说，本项目将以miRNA为切入点，采用深度测序手段，结合生物信息学和生理生化及分子生物学的研究方法，明确果实中miRNA的种类和在不同温度胁迫条件下miRNA及相应靶基因在果实不同部位的表达差异，揭示miRNA与温度胁迫应答及抗逆相关生理生化的关联性，进而解析miRNA在温度胁迫导致果实品质劣变过程中的作用方式，最终阐明miRNA在采后香蕉温度胁迫应答中的调控机制，为研发防止温度胁迫导致香蕉品质劣变的新技术提供理论基础和新的思路。

温度胁迫是导致采后果实品质劣变的重要因素之一。有关miRNA在采后香蕉果实温度胁迫应答中的调控作用，迄今尚未见报道。本项目以高通量测序技术为手段，结合生物信息学和分子生物学的研究方法，深入研究了香蕉小分子RNA的组成分布特点，以及表达模式的变化规律。通过对miRNA靶基因的挖掘及验证，结合温度胁迫条件下果实生理生化层面的相应变化，发现miR528被低温抑制而被高温诱导，其靶基因编码多酚氧化酶PPO。miR528在低温条件下表达水平降低导致其靶基因PPO上调，从而促进了褐变现象的产生。相反高温诱导了miR528表达，致使PPO基因受到抑制。另外证实香蕉中miR397和miR408的靶基因编码漆酶Laccase（LAC），其表达水平也与相应miRNA密切关联，但与miR528/PPO的互作有一定的差异性。这三个基因可能协同调控氧化还原酶类基因家族成员的表达，从而协同参与调控采后香蕉的温度胁迫应答，并存在进化上的关联。本项目部分阐明了miRNA在果实温度胁迫应答过程中的调控作用，完善了温度胁迫导致果实品质劣变的理论基础。项目执行期间完成硕士学位论文一篇，另外发表相关学术论文一篇。目前仍有研究结果在投稿阶段。