拟南芥非编码RNA在光形态建成中的作用与调控机制研究

本项目研究拟南芥幼苗期光形态建成信号传导的分子机制，以本实验室前期对拟南芥全基因组非编码RNA的注释与分析为基础，鉴定并证明非编码RNA在光信号传导过程中的参与并阐明其作用机制。我们已利用反向遗传学方法筛选并获得一个具有光质特异性形态建成缺陷的T-DNA插入突变体，并通过遗传学互补实验证明突变体插入位置所影响的一个基因簇中四个非编码RNA表达水平下降与突变体表型直接相关。初步结果支持了非编码RNA在光形态建成中参与的可能。本项目将通过对该突变体的不同光质反应分析、基因簇中个体非编码RNA在光信号传导通路遗传学上下位关系分析、转录活性及表达分析、以及它们自身二级结构或部分序列对光通路重要信号分子的转录或转录后水平的影响等分析，阐明它们在光形态建成过程中的调控机制。本项目的目标是发现光形态建成信号传导通路中直接以RNA形式作用的全新调控因子，同时拓展人们对拟南芥非编码RNA分子特性的认识。

本项目的目标是鉴定和证明长链非编码RNA在拟南芥光形态建成调控中的参与并阐明分子机理。在前期工作的基础上，通过大规模反向遗传学筛选获得了一个特异在红光条件下产生光形态建成不敏感表型的非编码RNA突变体。研究确定了主效非编码RNA分子为长链非编码RNA (236 nt), 可作为新层次调节因子参与拟南芥幼苗光形态建成的调节，并将其命名为HID1 (HIDDEN TREASURE 1)。结合遗传学与分子生物学手段，本项目揭示了HID1主要通过反式作用方式直接参与抑制光形态建成关键抑制因子PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3 (PIF3)基因的转录，从而介导拟南芥红光信号中的下胚轴伸长抑制。此外，研究还发现了HID1分子在红光下发挥功能的关键结构序列，并阐明了这些序列结构与功能的保守性。HID1分子的发现不仅首次揭示了植物光控发育过程中调节型RNA因子的参与，而且HID1的结构、功能与进化方面的分析将为进一步揭示高等植物中较长非编码RNA的作用机理提供良好的研究基础。