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miRNA-156基因家族进化及功能分析


本 科 毕 业 论 文
miRNA-156 基因家族进化及功能分析

姓 院 专 年 学

名 系 业 级 号

*** 生命科学学院 生物技术 2011 级 2011******* 王艳芳 讲师

指 导 教 师

2015 年 5 月 20 日

独 创 声 明
本人郑重声明: 所呈交的毕业论文(设计), 是本人在指导老师的指导下, 独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。尽我所知, 除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明。 此声明的法律后果由本人承担。

作者签名: 二〇一 年 月 日

毕业论文(设计)使用授权声明
本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业论文(设计)的规 定。 本人愿意按照学校要求提交论文(设计)的印刷本和电子版,同意学 校保存论文(设计)的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制 手段保存论文(设计) ;同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检 索与阅览服务系统,公布论文(设计)的部分或全部内容,允许他人依法 合理使用。 (保密论文在解密后遵守此规定)

作者签名: 二〇一 年 月 日

毕业论文开题报告
姓名 题 目 课题来源 教师推荐 *** 性别 男 学院 生命科学学院 年级 生技本 1101 学号 2011*******

miRNA-156 基因家族进化及功能分析 课题类别 理论研究

MiRNA-156 基因家族进化及功能分析, 是系统的对 miRNA-156 基因家族进行对比预测及研究, 由此推测该家族的基因可能以不同的方式和速度进化的,并且通过靶基因预测看与转录因子结合情 况,分析参与多种胁迫应答反应情况,本文可为全面深人研究 miRNA 的作用机制奠定基础也可为全 面剖析 miRNA 调控机理提供新的思路。 主要参考文献目录: 1. Dennis C. The brave new world of RNA. Nature 2002; 418(6894):122-4. 2. Zhang BH,PanXP,CannonCH,etal.Conservation and divergence of plant mieroRNA genes [J] Plant J,2006,46(2):243 一 259. 3. Reinhart B J,Weinstein E G,Rhoades M W,et al.Miero RNAs in plants[J]. Genes Dev, 2002,16 616 一 1626 4. 丁艳菲,王光钺,傅亚萍,朱诚。miR398 在植物逆境胁迫应答中的作用 DOI:10.3724/SP.J. 1005.2010.00129

本次研究通过对在所有植物 miRNA-156 基因家族成员的成熟序列进行多重序列对比,构建系统 进化树分析,然后选取代表性的三个物种的 miR398 基因进行靶基因预测。 从而确定相对保守的碱基的位置,通过得到的系统进化树图进行分析,此而得到 miRNA-156 前 体在序列上的多样性,也从侧面反映了植物的 RNA 前体的复杂性,由此推测该家族的基因可能以不 同的方式和速度进化而来。通过靶基因预测了解其在生命活动中的作用. 本研究可为系统挖掘 miRNA-156 的抗逆反应机制奠定基础,也可为全面剖析 miRNA 调控机理提供新 的思路。

首先从数据库 miRBase 中下载全部植物的 miRNA-156 基因家族所有成员的基因前体序列和成 熟序列。 通过相应软件对已搜索的植物物种的 miRNA-156 的成熟及前体序列进行多重序列比对, 分 析其进化的特征,然后在这个基础上利用软件进行分析分析对成熟序列构建系统进化树。并通过靶 基因预测软件对选的三个物种的靶基因进行预测及分析。 可能遇到的问题是软件不会用,有的靶基因预测没有结果。 研究过程中,有的软件不会使用,通过老师同学的帮助学会使用,没有预测结果的就看情况舍 弃。

miRNA-156 基因家族进化及功能分析主要利用生物信息学手段来分析及预测 miRNA398。为全面 深人研究 miRNA 的作用机制奠定基础也为全面剖析 miRNA 调控机理提供新的思路。 该生能够根据课题要求,独立自主地去完成课题。采用生物信息学方法来预测并分析植物 miRNA-156 基因家族进化及功能,对本次的研究原理、方法、目的、意义都掌握的比较深,并且积 极查阅文献,对课题有深入了解,善于思考。该同学在查阅相关文献的基础上,制定出了 miRNA-156 基因家族进化及功能分析的研究方案。研究思路正确,方案可行,有望达到预期的效果。因此,同 意开题实施。

签名: 年 月 日

院(系)毕业论文(设计)领导小组意见:

同 意 开 题

(签章) 年 月 日

毕业论文结题报告
姓名 题 目 课题来源 教师推荐 *** 性别 男 学院 生命科学学院 年级 2011 级 学号 2011*******

miRNA-156 基因家族进化及功能分析 课题类别 理论研究

通过研究 miRNA-156 基因家族进化及功能分析,先在数据库中查取数据,通过 Clustal W2 在线软 件对已搜索的植物物种的 miRNA-156 的成熟及前体序列进行多重序列比对, 分析其进化的特征, 然 后在这个基础上利用 MEGA6.0 软件采用基于参数的邻近法自展分析 1000 次, 对成熟序列构建系统 进化树。通过三款靶基因预测软件对选的三个物种的靶基因进行预测及分析。结果显示 miRNA-156 具有相对的保守性,并且在生物胁迫应答响应中发挥了作用,也在生命活动中起调控作用,影响植 物的生长、发育等生理活动。为全面深人研究 miRNA 的作用机制奠定基础也可为全面剖析 miRNA 调控机理提供新的思路。

指导教师评语: 该生根据目前 miRNA-156 的相关研究资料和利用 miRNA 数据库 miRBase,采用生物信息学的 方法,对 miRNA-156 基因家族进化及功能分析进行了相关的研究。 ,通过查阅文献和学习数据库的 使用,选对得到的研究结果进行了系统的分析,数据可靠,具有良好的研究前景。该论文内容丰富, 结构比较合理,层次分明,工作量较大,结论可靠,有比较好的理论与应用参考价值, 符合规范化 要求,是一篇比较不错的论文。 经审阅该论文是一篇较好的学士学位论文。 签名: 年 月 日

院(系)毕业论文(设计)领导小组意见:

同 意 结 题
(公章) 年 指导教师 评定成绩 月 日

毕业论文成绩评定表
学院(公章) : 姓 名 题 目 生命科学学院 *** 总成绩:
miRNA-156 基因家族进化及功能分析

学号:20112513606 良

该论文利用植物学中已知的 miRNA-156 基因家族进行了进化及系统分析,能够很 好的掌握生物资源数据库的使用,对生物信息学技术有了一定的了解,并能够应用到研

评 阅 人 评 语

究中去,用生物信息学的方法来预测分析植物 miRNA-156 基因家族的进化及功能分析 具有很好的应用前景,具有良好的实际应用与理论价值。论文选题有一定的新意,论文 的工作量较大,论文的设计合理,内容丰富,数据真实可靠。 经审阅,该论文是一篇较好的学士学位论文。

评定成绩:

签名:







该论文利用 miRNA 数据库 miRBase,在所有植物中选取查出了 288 条 miRNA398

答 辩 小 组 评 语

的成熟及前体序列进行研究。应用生物信息学的方法,对 miRNA-156 基因家族进行了 相关的研究。研究中采用了 Clutal W2 、 MEGA6.0 、 psRNATarget 等软件完成了对 miRNA-156 基因家族及功能分析。该生在答辩的过程中,条理的讲述了研究的背景及 miRNA 基因家族的的进化及功能分析,实验的大体流程,详细的讲述了论文的结果, 并对所的结果未来的可能性作了说明。 经答辩委员会评议,该论文是一篇较好的学士学位论文。

答辩成绩:

组长签名:







注: 总成绩=指导教师评定成绩 (50%) +评阅人评定成绩 (20%) +答辩成绩 (30%) , 将总成绩由百分制转换为五级制,填入本表相应位置。

目 录

1 引言.......................................................

2

2 材料与方法 .............................................. 3
2.1 2.2 2.3
MIR-156 MIR-156 MIR-156

序列获得 ............................................... 3 序列对比与系统进化分析
............................. 3

靶基因的预测 .......................................... 3

3 结果与分析 ........................................... 4
3.1 3.2 3.3
MIR-156 MIR-156

家族的分布 ............................................. 4 家族的进化 ............................................
4

MIRNA-156

靶基因的预测及其功能分析 ......................... 8

4 讨论 ............................................... 11 参考文献 附录 致
.......................................................................................................................... 12

..................................................................................................................................... 11



............................................................................................................................... 13

鲁东大学本科毕业论文

miRNA-156 基因家族进化及功能分析
王国辉
(生命科学学院,生物技术,生技本 1101,20112513606)

摘要:miRNA(MicroRNAs)是真核生物中广泛的一类对基因表达调控具有重要影响的非编码
小分子 RNA,其大小长约 20~25 个核苷酸。通过与靶基因互补配对的原则在转录后水平上调控基因 表达,表现出高度保守的特点。本文通过对 miRBase 收录中的基因进行搜索发现,44 个物种中共搜 索到 288 条 miRNA-156 基因序列, 表明 miNA-156 基因在不同的物种之间广泛的存在, 具有很高的保 守特性。本文通过研究 miRNA-156 基因家族的进化机对了解和揭示植物 miRNA 基因的进化机制具有 重要的参考和科研价值。通过植物信息学的分析,miRNA-156 在植物中具有很高的保守性,可推测 是在远古较早的植物中保留下来的基因序列;靶基因的预测及其功能分析 miRNA-156 基因家族在植 物的生长中起到了重要的调控作用;通过对上游的启动子研究得知,miRNA-156 基因的上游序列中 含有与植物胁迫生长、光的传导、温度的感知及调节、激素的分泌及传导相关的顺式作用元件。本 文通过对 miRNA-156 基因的研究,对 miRNA 基因家族在植物中的进化、功能和各种生理功能应用奠 定基础。

关键词:MicroRNAs; miRN-156;进化;功能分析;靶基因;启动子

Evolution and Function Analysis of miRNA-156 Gene Family
Wang Guohui
(School of life Science and Biotechnology, LuDongUniversity, Biological technology, class of 2011 20112513606

Abstract:

miRNA (MicroRNAs) are eukaryotes widely used class of small non-coding RNA

molecules having a significant impact on the regulation of gene expression, the size of about 20 to 25 nucleotides. By pairing the principle of the target gene regulation of gene expression in the post-transcriptional level, showing a highly conserved features. Based on a collection of genes miRBase search found 44 species CPC search to 288 gene sequences miRNA-156, showed miNA-156 genes among different species widespread presence of highly conserved features. miRNA-156 members with only a small portion is contained within the sub-region, the rest are all located in intergenic regions. miRNA gene family on the mode of action of a target gene, mature miRNAs sequence length is made longer primary transcript through a series of shearing nuclease produced, it is then placed into the RNA-induced silencing complex (RNA- induced silencing complex, RISC), the identification of target gene mRNA through complementary base pairing mode, and guide silencing complex target mRNA degradation or translation repression of target mRNA based on differences in the degree of complementary base pairing. If fully complementary pairing of target genes can cut a lot of cleavage, and thus a large number of miRNA gene
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鲁东大学本科毕业论文
expression, thereby reducing the richness of the target gene. This article has important reference and scientific value of understanding and reveal the evolutionary mechanisms of plant miRNA genes by studying miRNA-156 gene family evolution machine. By analyzing plant informatics, miRNA-156 has a highly conserved in plants, gene sequences can presumably preserved in ancient plants earlier; target gene prediction and functional analysis of miRNA-156 gene family in the growth of plants plays an important role; by promoter upstream of that study, the upstream sequences of miRNA-156 gene contains plant stress growth and transmission of light, temperature sensing and regulation, hormone secretion and conduction associated cis-acting elements. Through the research of miRNA-156 gene family evolution of miRNA genes in plants, function and application of a variety of physiological functions of the foundation.

Key words: MicroRNAs; miRN-156; Evolution; Functional analysis; Target gene; Promoter

1. 引言
MicroRNAs(miRNAs)是一类生物体内普遍存在的、 长度为 20-28nt 左右的内源性单 链非编码小分子 RNA,通过与靶 mRNA 的互补在转录后水平介导 mRNA 降解或抑制其翻译 来调控基因表达[1],几乎在所有的生物学过程中都发挥着重要作用[2-3]。miRNA 基因在于 基因组中以单拷贝、 多拷贝和基因簇等多种形式存存在。 成簇基因之间有的具有同源性, 有的无同源性, 成簇的 MicroRNA 可能最终转录成为一种转录产物,其原因可能是它们 来自于相同的原始转录本。其中串联基因簇(tandem cluster)中的 MicroRNA 一般呈现 为协同表达[4-5],暗示着 miRNA 基因存在复杂的调控机制。从第一次发现 RNA 这类小分子 开始,miRNA 变成了人们广泛研究和关注的对象。人们对这类物质进行了大量的、深入 的研究和实验。尤其是在动物 miRNA 方面更是如雨后春笋般的涌现了很多科研成果,一 时间关于 miRNA 的科研论文和研究成果大量发表。但是在植物 miRNA 方面起步比较晚, 没有受到人们的广泛关注。直至等到 2002 年才有关于植物 miRNA 的报道,是从拟南芥 中克隆分离出来的。随后植物 miRNA 的研究又受到人们的广泛关注。之后的研究和实验 也迅速发展起来。涌现出大量的有重要价值的科研成果。由于人们的大量研究,到目前 为止,在数据库 miRBase 中一共收录了近三万条的关于 miRNA 的信息,其中有近一万条 信息是关于植物 miRNA 的, 总共来自于 100 多种常见和模式植物。 MicroRNAs (miRNAs) 是目前为止在真核生物中发现的一类内源性的非编码 RNA,其具有特殊的具有调控功能 的,其大小大约为长约 20-25 个核苷酸。成熟的 miRNAs 序列是由长度较长的初级转录 物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的,然后被放置进 RNA 诱导的沉默复合体 (RNA-induced silencing complex,RISC)中,识别靶基因 mRNA 方式为通过碱基互补 配对, 并根据碱基互补配对程度的差异指导沉默复合体降解靶 mRNA 或者阻遏靶 mRNA 的 翻译。从目前的研究成果分析来看,可得知植物 miRNA 家族序列与植物各个阶段的生理 发育有很紧密的联系,比如植物叶的形成和生长、光信号的传到、根的生长和延长等,
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鲁东大学本科毕业论文
甚至和植物的环境胁迫生长也有一定的关系。 在 miRBase 数据库中, 共可得到 miRNA-156 数据共有 288 条, 分布在 44 个物种中。 一般我们认识,只要 miRNA 分布超过十个物种,就可以认为是保守的。由此可知, miRNA-156 家族基因是高度保守的。保守的 miRNA 家族在不同的植物中发挥的调控控制 作用是相同或者是相似的, 。由这个保守特性我们可以较为方便的分析和探究不同植物 或者物种中的 miRNA 家族。 在植物中,MiRNA 对靶基因 RNA 的调控过程作用原理,最主要的就是与靶基因的 碱基互补配对,通过碱基互补配对程度来对靶基因进行剪切降解或者抑制。如果可以与 靶基因完全互补配对的话,就会大量对靶基因进行剪切,表达出大量的 miRNA,从而会 减少靶基因的丰富程度[6]。除此之外,miRNA 也可能存在其他的调控作用方式,在本文 中就不加以赘述。 在整个研究过程中,首先是要获得 miRNA-156 基因家族序列,然后对所获得的全 部成熟基因进行序列对比,并且在对比的基础上进行系统进化分析,从而利用前体序列 构建系统进化树。最后是对成熟序列的靶基因进行预测,从而推断出靶基因在染色体上 的位置及其生物功能。 通过研究发现,miRNA-156 基因家族是植物界目前为止发现的较为庞大的 miRNA 基因家族,但未见到有对此基因家族进行系统分析和研究的报道。为了了解此基因家族 的进化和功能分化情况,特做了此研究。本文通过系统的对 miRNA-156 家族的功能和分 子进化情况的研究,以期对 miRNA 基因家族在植物中的进化、功能和各种生理功能应用 奠定基础。

2. 材料与方法
2.1 miR-156 序列获得
对 miRNA-156 基因家族进行研究,就要取得其基因家族的序列[7]。全部序列的取 得可从 miRNA 数据库 miRBase(http://www.mirbase.org/ cgi-bin/browse.pl)中下 载所有物种 miRNA-156 基因家族成员的所有前体序列和成熟序列。

2.2 miR-156 序列对比与系统进化分析
采用 Clustal W2 在线软件对所有物种的 miR-156 基因的成熟序列及前体序列进行 多重序列比对,分析进化特征,在此基础上运用 MEGA5.1 软件采用基于参数的邻近法对 前体序列构建系统进化树[8]。

2.3 miR-156 靶基因的预测
以 miR-156 为研究对象,采用三款植物靶基因预测软件 psPNATTarget

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(http://www.plantgrn.noble.org/psRNATarget/),WMD3(http://www.wmd3.weigelw orld.org/cgi-bin/webapp.cgi?page=TargetSearch;project=stdwmd),TAPIR(http:// www.bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/tapir)分别在 Oryza sativa cDNAlibrary(http://plants.ensembl.org/info/data/ftp/index.html),Zea mays DFCI Gene Index(ZMGI), version 19(http:biocomp.dfci.harvard.edu/index.html), Glycine max phytozome v8.0(http://biocomp.dfci.harvard.edu/index.html)数据 库中预测这些物种所有的 miR-156 成员的靶基因,在预测时所有参数使用默认值。

3. 结果与分析
3.1 miR-156 家族的分布
取得 miRNA-156 家族的全部基因序列,可在 miRBase 中进行搜索。经过搜索可获 得 288 条 mirRNA-156 基因序列。这些基因序列分布在 69 种植物中,在植物 miRNA 中属 于高度保守的一类[9]。在所有植物 miRNA-156 分布中,在花生(Arachis hypogaea)中 发现了 3 个,在拟南芥(Arabidopsis lyrata)中发现了 18 个,在桐花树(Avicennia marina)中发现了 8 个,在无油樟(Amborella trichopoda)中发现了 5 个,在二穗短 柄草(B. distachyon)中发现了 10 个,在木榄(Bruguiera gymnorhiza)中发现了 1 个,在香瓜(Cucumis melo)中发现了 10 个,在黄豆(Glycine max)中发现了 28 个, 在苹果(Malus domestica)中发现了 31 个,在水稻(O. sativa)中发现了 12 个,在 山角叶杨(P. trichocarpa)中发现了 12 个,在高粱(Sorghum bicolor)中发现了 9 个,在马铃薯(Solanum tuberosum)中发现了 11 个,在葡萄(Vitis vinifera)中发 现了 11 个,在玉米(Zea mays)中发现了 12 个。由此可得出,miRNA-156 基因家族虽 然广泛分布在各个植物中,但在各个植物中的分布差异还是很明显的,说明 miRNA 基因 家族在进化过程中,基因的扩张是经过了明显的重排和筛选的,由此导致的结果就是在 各类植物的分布具有明显差异性。 更加说明了 miRNA-156 家族在各个植物物种间的调控 的复杂性,更加具有重要的科研价值。 通过分析可获得,在分布上看,miRNA-156 基因不只单单分布在双子叶植物和单 子叶植物中,在裸子植物和被子植物,甚至蕨类植物中都有广泛的分布,可得知其高度 保守的特性。在文本文档中将获得的 288 条成熟碱基序列由上至下一条一条罗列出来, (附图) 。最后文本文档保存时属性改成.txt 格式。将以.txt 保存的植物 miRNA 基因组 数据提交 Clustal W2 在线软件, 经过 BLAAT 比对可获得通过分析可获得植物 miRNA-156 成熟序列比对结果[10]。通过对成熟序列分布对比表(见表 3.1)分析,基因 miRNA-156 在物种基因成熟序列分布中具有高度保守性, 特别是位于第 1 个碱基至第 9 个碱基上具 有高度的重复性。

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表 3.1 各物种 miRNA-156 基因数量 物种名称 包含 miRNA-156 数 量 Malus domestica 苹果 Glycine max 黄豆 Cucumis melo 香瓜 Zea mays 玉米 Cucumis melo 香瓜 31 28 10 11 Solanum tuberosum 马铃薯 Vitis vinifera 葡萄 Sorghum bicolor 高粱 O. sativa 水稻 A. thaliana 拟南芥 物种名称 包含 miRNA-156 数 量 11 11 9 12 10

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3.2 miR-156 基因家族的进化
对 miRNA-156 基因家族进行进化分析时, 将以.txt 保存的文本文档以.fasta 保存 提交给 MEGA6 软件,将得到的结果以.meg 格式输出保存。再将以.meg 保存的文档提交 给软件 MEGA6,可得到 miRNA-156 基因家族的进化树。通过对 miRNA-156 基因家族的系 统进化分析,可得到所有 44 种植物的 miRNA-156 系统进化树(见图 1) 。通过对系统进 化树的分析可得到,进化树在整体上是比较集中的,分支的话总共有 2 支,大部分集中 到最顶部的分支上[11]。由此进化树可以看出 miRNA-156 基因家族具有很强的保守型,在 进化过程中基本保持了相同的进化速度。还有,相同物种的成员之间分布比较分散,存 在于整个进化树中,产生这种现象的原因可能有进化过程中 3'端和 5'端的进化特性 有一定的相关关系,可见植物前体序列的复杂性。
表 3.2 miRNA-156 基因家族各成熟序列对比
miRNA 名称

Name of miRNA
ahy-MIR156a ahy-MIR156b ahy-MIR156c aly-MIR156a aly-MIR156b aly-MIR156c aly-MIR156d aly-MIR156e aly-MIR156f aly-MIR156g aly-MIR156h ama-MIR156

成熟序列 Mature Sequence

miRNA 名称

Name of miRNA
gma-MIR156d gma-MIR156e dpr-MIR156a dpr-MIR156b far-MIR156a far-MIR156b ghr-MIR156a ghr-MIR156b ghr-MIR156c ghr-MIR156d gma-MIR156a

成熟序列 Mature Sequence

--UGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --CGACAGAAG-AGAGUGAGCA-C-- 20 --UGACAGAAG-AAAGAGAGCAC--- 20 -CUGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 21

-UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGGGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGUCAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20

gma-MIR156aa ----AUUGGAGUGAAGGGAGCU---- 18

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aqc-MIR156a aqc-MIR156b ata-MIR156a ata-MIR156b ata-MIR156c ata-MIR156d ata-MIR156e ath-MIR156a ath-MIR156b ath-MIR156c ath-MIR156d ath-MIR156e ath-MIR156f ath-MIR156g ath-MIR156h ath-MIR156i ath-MIR156j atr-MIR156a atr-MIR156b atr-MIR156c atr-MIR156d bcy-MIR156 bdi-MIR156a bdi-MIR156b bdi-MIR156c bdi-MIR156d bdi-MIR156e bdi-MIR156f bdi-MIR156g bdi-MIR156h bdi-MIR156i bdi-MIR156j bgy-MIR156 bna-MIR156a bna-MIR156b bna-MIR156c bna-MIR156d bna-MIR156e bna-MIR156f bna-MIR156g bra-MIR156a bra-MIR156b bra-MIR156c bra-MIR156d --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --CGACAGAAG-AGAGUGAGCA-C-- 20 --UGACAGAAG-AAAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCAG--- 20 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 UUUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 22 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 20 UUUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 22 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCACA-- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 gma-MIR156ab gma-MIR156b gma-MIR156c gma-MIR156d gma-MIR156e gma-MIR156f gma-MIR156g gma-MIR156h gma-MIR156i gma-MIR156j gma-MIR156k gma-MIR156l gma-MIR156m gma-MIR156n gma-MIR156o gma-MIR156p gma-MIR156q gma-MIR156r gma-MIR156s gma-MIR156t gma-MIR156u gma-MIR156v gma-MIR156w gma-MIR156x gma-MIR156y mdm-MIR156a mdm-MIR156aa mdm-MIR156ab mdm-MIR156ac mdm-MIR156ad mdm-MIR156ae mdm-MIR156b mdm-MIR156c mdm-MIR156d mdm-MIR156e mdm-MIR156f mdm-MIR156g mdm-MIR156h mdm-MIR156i mdm-MIR156j mdm-MIR156k mdm-MIR156l mdm-MIR156m mdm-MIR156n ----AUUUAAGUGAUGGGAGCUCCG- 21 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 22 ----ACAGAAG-AUAGAGAGCACAG- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AAAGGGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCACU-- 21 -CUGACAGAAG-AUAGAGAGCAU--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCACU-- 21 -UUGACAGAAG-AAAGGGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AAAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AAAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20

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bra-MIR156e bra-MIR156f bra-MIR156g cca-MIR156a cca-MIR156b cca-MIR156c cme-MIR156a cme-MIR156b cme-MIR156c cme-MIR156d cme-MIR156e cme-MIR156f cme-MIR156g cme-MIR156h cme-MIR156i cme-MIR156j cpa-MIR156a cpa-MIR156b cpa-MIR156c cpa-MIR156d cpa-MIR156e cpa-MIR156f ctr-MIR156 gma-MIR156z han-MIR156a han-MIR156b han-MIR156c har-MIR156a har-MIR156c hbr-MIR156 hvu-MIR156a hvu-MIR156b lus-MIR156a lus-MIR156b lus-MIR156c lus-MIR156d lus-MIR156e lus-MIR156f lus-MIR156g lus-MIR156h lus-MIR156i dpr-MIR156a dpr-MIR156b far-MIR156a --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAUA-- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGGGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGGGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGGGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 GUUGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 22 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 ----AUUGGAGUGAAGGGAGCU---- 18 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGGGAGCA---- 19 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGC----- 19 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCACA-- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCACA-- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AAAGAGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGGGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 mdm-MIR156o mdm-MIR156p mdm-MIR156q mdm-MIR156r mdm-MIR156s mdm-MIR156t mdm-MIR156u mdm-MIR156v mdm-MIR156w mdm-MIR156x mdm-MIR156y mdm-MIR156z mes-MIR156a mes-MIR156b mes-MIR156c mes-MIR156d mes-MIR156e mes-MIR156f mes-MIR156g mes-MIR156h mes-MIR156i mes-MIR156j mes-MIR156k mtr-MIR156a mtr-MIR156b mtr-MIR156c mtr-MIR156d mtr-MIR156e nta-MIR156a nta-MIR156b nta-MIR156c nta-MIR156d nta-MIR156e nta-MIR156f nta-MIR156g nta-MIR156h nta-MIR156i nta-MIR156j osa-MIR156a osa-MIR156b osa-MIR156c osa-MIR156d osa-MIR156e osa-MIR156f --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -CUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -CUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -CUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -CUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAAUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20

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far-MIR156b ghr-MIR156a ghr-MIR156b ghr-MIR156c ghr-MIR156d gma-MIR156a -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGUCAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 osa-MIR156g osa-MIR156h osa-MIR156i osa-MIR156j osa-MIR156k osa-MIR156l ppt-MIR156a ppt-MIR156b ppt-MIR156c pta-MIR156a pta-MIR156b ptc-MIR156a ptc-MIR156b ptc-MIR156c ptc-MIR156d ptc-MIR156e ptc-MIR156f ptc-MIR156g ptc-MIR156h ptc-MIR156i ptc-MIR156j ptc-MIR156k ptc-MIR156l --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 --CGACAGAAG-AGAGUGAGCAUA-- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 -----CAGAAG-AUAGAGAGCACAUC 20 -----CAGAAG-AUAGAGAGCACAAC 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UUGCAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 20 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21 -UUGACAGAAG-AUGGAGAGCAC--- 21

gma-MIR156aa ----AUUGGAGUGAAGGGAGCU---- 18 gma-MIR156ab ----AUUUAAGUGAUGGGAGCUCCG- 21 gma-MIR156b dpr-MIR156a dpr-MIR156b far-MIR156a far-MIR156b ghr-MIR156a ghr-MIR156b ghr-MIR156c ghr-MIR156d gma-MIR156a --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 --UGACAGAAG-AGAGGGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 -UUGACAGAAG-AGAGAGAGCAC--- 21 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGUCAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20 --UGACAGAAG-AGAGUGAGCAC--- 20

gma-MIR156aa ----AUUGGAGUGAAGGGAGCU---- 18 gma-MIR156ab ----AUUUAAGUGAUGGGAGCUCCG- 21 gma-MIR156b gma-MIR156c --UGACAGAAG-AGAGAGAGCACA-- 21 -UUGACAGAAG-AUAGAGAGCAC--- 21

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tcc-miR156b tcc-miR156g stu-miR 56h-5p tae-miR11 stu-m 56 iR156 g-5p
iR15 6 sslmiR s solfy-m 156 -mi iR R1 1 5 5 6d 6 -5p sb i-m iR1 sb i56 h sb miR i 1 5 rc mi o- R1 6c m iR 56a 15 6c
i 15 6 miR g vvi156 miR b vvi56 iR1 a -m 6 15 stu R a i -m 156 f stu iR 6 -m 15 iR 6e sly m 5 tr- iR1 56j m m iR1 trm s- m e m

sspm

m me dm s -m -mi iR R1 15 5 lus 6a 6i lus -miR c -m 1 iR1 56i hb 56 gm r-mi a-m R1 c 5 i R1 6 cme 5 -mi R15 6i bna 6b -miR 156 c atr-m iR15 6a mdm-m iR156v mdm-miR 156u far-miR156b
ama-miR156 mdm-miR156q 56r gma-miR156p 1 iR -m a gm b iR156 pta-m iR156a b 56a pta-m iR1 56 m R1 gma -mi 156 6g bgy miR1 p - iR 5 -5 j y c 6 b - m 15 a a iR 566b gm m 1 5 R a i 1 6a zm r-m iR 15 mt a-m iR gm r-m fa

6a b iR 56 a m iR1 56 o rc tc-m iR1 56b p c-m iR1 6a pt t-m 15 6j-5p R p i p t-m R15 i pp a-m 56i os R1 56f-5p i m 1 osaa-miR os 156c miR ntaa iR156 nta-m iR156a mes-m 156i mdm-miR mdm-miR156g 15
lus-miR156a hvu-miR156b hvu-miR1 har- iR 56a 156a han-m han miR156b m gm iR1 gm a-miR 56a gh a-miR 156s 15 g r-m dphr-m iR15 6a r-m iR1 6b ct r 5 c pa -m iR15 6a -m iR 6b 1 iR 5 156 6b

6a i 15 6 iR 15 6a m iR 15 b -5p f -5p a- -m iR 56 6a 6 5 cp me e-m iRi1 15 56e -5p R1 c cm -m -miRiR1 156a a m m a R p i a ccbr a r b 56g-5 p a- m 1 r cc b iR af-5 1 bdi-mmiR 66 55 bd-iiR1 iR156f-5p m-m ath bna ath-miR156b-5p

3.3 miRNA-156 靶基因的预测及其功能分析

为了研究和揭示 miRNA-156 基因家族的植物生理学作用,此次研究采用了 paRNATarget 在线植物 miRNA 靶基因预测软件,使用的植物为黄豆、苹果、玉米。将这 三种植物的全部 miRNA-156 基因作为研究对象,可得到其对应的全部靶基因,将具有相 同作用位点的靶基因进行合并,最后分别获得 10、8、11 条靶基因(见表 2) ,可获得 其位点信息和作用机能。
表 3.3 物种 Species 黄豆 Glycine 成熟序列名称 Mature ID gma-miR156a 三种植物 miRNA-156 的靶基因 描述 Description squamosa promoter-binding protein 功能 Function 启动子结合蛋白

a nt a ah qc-m y-m im iR R1 1 vv i R ha i-m 15 565 6 md dp r-m iR 6a a j m r 1 zm i R m m 5 m ad -m iR1 iR1 156 6a miR -m 1 565 aly-miR i5 R6 1h ac 5pa6 5-6 156a aly-miR de 5pa 156f-5p ata-miR156a-5p ata-miR156e-5p

图 3.1 miRNA-156 基因家族的系统进化树系统进化树 Fig.3.1 Phylogenetic tree for miRNA-156 gene family i.

靶基因 ID Target ID EV277456

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max gma-miR156ab TC441640 ELMO domain-containing protein A-like Phaseolus vulgaris hypothetical protein Medicago truncatula Squamosa promoter-binding-like protein Phaseolus vulgaris hypothetical protein Musa acuminata subsp. malaccensis squamosa promoter-binding-like protein 16 squamosa promoter-binding-like protein 16-like (LOC100792071), transcript variant X2, mRNA Musa acuminata subsp. malaccensis squamosa promoter-binding-like protein 16 Glycine max squamosa promoter-binding-like protein 13B-like (LOC100806507), transcript variant X2, mRNA Betula luminifera SBP-box transcription factor (SPL1) mRNA, complete cds Pyrus x bretschneideri squamosa promoter-binding-like protein 6 Pyrus x bretschneideri squamosa promoter-binding-like protein 13 Populus trichocarpa hypothetical protein Malus x domestica putative squamosa promoter-binding-like protein 19 Gossypium hirsutum SQUAMOSA promoter binding-like transcription factor Gossypium hirsutum clone NBRI_GE9418 microsatellite sequence Theobroma cacao LIGULELESS1 protein, putative Ricinus communis LIGULELESS1 protein, putative, mRNA
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ELMO 结构域蛋 白 启动子结合蛋白 转录因子 启动子结合蛋白 转录因子

gma-miR156e gma-miR156h gma-miR156k gma-miR156n

TC534312 TC135243 TC145314 TC452345

gma-miR156p

TC456278

启动子结合蛋白

gma-miR156s

CO234532

启动子结合蛋白

gma-miR156u

CO525354

转录因子

gma-miR156w

TC252524

启动子结合蛋白

苹果 Malus domestic a

mdm-miR156aa mdm-miR156ad mdm-miR156c mdm-miR156h mdm-miR156m

CO051680 TC69221 TC60068 TC76043 CO051680

转录因子 复制因子 启动结合蛋白 根生长控制蛋白 光传导控制蛋白

mdm-miR156p

TC62510

启动结合蛋白

mdm-miR156s mdm-miR156u

TC60068 CO336544

温度控制结合酶 茎纵向生长反应 酶

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mdm-miR156w mdm-miR156y TC432124 TC453123 Malus domestica squamosa promoter-binding-like protein 13A Zea mays subsp. parviglumis neighbor of TGA1 (not1) gene, partial cds Malus domestica squamosa promoter-binding-like protein 18 Malus x domestica putative squamosa promoter-binding-like protein 19 Ricinus communis LIGULELESS1 protein, putative, mRNA Phaseolus vulgaris hypothetical protein Caragana korshinskii squamosa promoter-binding 16-like protein Betula luminifera SBP-box transcription factor (SPL1) mRNA Populus trichocarpa hypothetical protein (POPTR_0015s07140g) mRNA Ricinus communis LIGULELESS1 protein, putative, mRNA Cucumis melo genomic scaffold Ricinus communis LIGULELESS1 protein 启动结合蛋白 叶片生长控制蛋 白 叶片发育相关基 因 种皮发育调控基 因 微卫星序列

玉米 Zea mays

zma-miR156a-5p zma-miR156b-5p zma-miR156c

TC434343 TC425105 TC214514

zma-miR156d-5p zma-miR156e-5p zma-miR156f-5p zma-miR156g-5p

CO234454 TC453434 CO453455 TC431235

转录因子 结构域蛋白 启动子结合蛋白 转录因子

zma-miR156h-5p

TC453235

结构域蛋白

zma-miR156i-5p zma-miR156j-5p

TC453873 5 TC432534

启动子结合蛋白 转录因子

4. 讨论
MicroRNAs(miRNAs)是目前为止在真核生物中发现的一类内源性的非编码 RNA, 其具有特殊的具有调控功能的,其大小大约为长约 20~25 个核苷酸[12]。成熟的 miRNAs 序列是由长度较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的, 然后被放置进 RNA 诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC)中,识别靶 mRNA 方 式为通过碱基互补配对,并根据碱基互补配对程度的差异指导沉默复合体降解靶 mRNA 或者阻遏靶 mRNA 的翻译。本文通过对 miRBase 收录中的基因进行搜索发现,44 个物种 中共搜索到 288 条 miRNA-156 基因序列,表明 miNA-156 基因在不同的物种之间广泛的 存在,具有很高的保守特性。伴随着研究 miRNA 技术的不断发展更新,而 miRNA-156 家 族成员不断地被发现,今天已成为植物 RNA 家族中一类至关重要的成员。本文研究采用

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的是生物信息学的分析方法,对 miRNA-156 家族的结构及其功能进行深入的研究。 从研究的结果可以分析得到,miRNA-156 家族分布于 44 个物种中,是属于高 度保守的一类 miRNA 序列[13]。从所在植物分布上看,它们大部分分布于裸子植物和被子 植物中,甚至在裸子植物中也有分布,由此可见,miRNA-156 家族序列在植物中是具有 高度保守性的。 miRNA 表达作用是通过调控靶基因的方式产生作用的,从而控制植物的生理代谢 活动[14]。研究 miRNA 家族基因的作用最主要的就是获得其相应的靶基因。随着生物信息 学研究手段的不断创新和发展,越来越多的方法被应用到 miRNA 基因的研究上,研究精 度和研究水平不断攀升。 现在使用的绝大多数的预测软件都是依据 miRNA 基因与靶基因 的结合特点从而研发的,但是由于各种软件的算法和参数设定各不相同,从而导致的预 测结果也是不尽人意[15]。要想避免使用单一某一款软件造成的结果偏差,我们在研究预 测时尽可能多的使用多款软件进行研究,取多款软件预测结果的交集作为使用的靶基 因,从而提高研究的精确性。 本研究在预测 miRNA-156 基因家族的作用时, 对其上游基因 1500bp 序列进行了研 究。 miRNA 基因与蛋白质的基因作用原理是一样的, 都是通过 RNA 聚合酶Ⅱ转录作用的, 因此其反应调控的机制与蛋白质的基因编码是相同的。 通过在线软件 PlantCARE 对实验 中选中的三个物种 miRNA-156 基因家族的上游 1500bp 序列进行提交,进行启动子元件 预测分析。可得结果如表 2 所示。通过结果分析可得,三个物种的上游启动子区域均含 有典型的具有转录起始功能的 TATA-box、CAAT-box 启动子基本元件,可说明这些成员 都是有可能具有表达活性功能的[16]。此外,在这三种植物的启动子区域,包含的顺式作 用元件是存在明显差别的,大多为逆境胁迫、光信号转导、生物胁迫响应等相关的顺式 作用元件。 从中我们可以猜测, miRNA-156 基因家族可能与植物的抗逆性有一定的关系。 目前对植物 miRNA-156 家族的研究日益深入,但是还是有很多的作用机制尚不明 确,特别是其在植物逆境生长时发挥的作用。需要我们更加深入的探究。本文可为以后 后续的研究提供一定的基础。

参考文献
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本设计的完成是在我们的导师王艳芳老师的细心指导下进行的。在每次研究遇问 题时,老师不辞辛苦的讲解才使得的研究顺利的进行。从论文的选题到资料的搜集直至 最后论文的修改的整个过程中,花费了王老师很多的宝贵时间和精力,在此向导师表示 衷心地感谢!导师严谨的治学态度,开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终 生! 还要感谢和我同一设计小组的几位同学,是你们在我平时论文中和我一起探讨问 题,并指出我论文上的误区,使我能及时的发现问题把论文顺利的进行下去,没有你们 的帮助我不可能这样顺利地结稿,在此表示深深的谢意。

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