張宇鵬，翟　紅，吳紅艷，夏正俊

(1.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，黑龍江 哈爾濱 150081；

2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

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大豆microRNA研究進(jìn)展

張宇鵬1,2，翟紅1，吳紅艷1，夏正俊1

(1.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，黑龍江 哈爾濱 150081；

2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

摘要：MicroRNA(miRNA)是長(zhǎng)度為20~25核苷酸的非編碼RNA，在真核細(xì)胞內(nèi)通過(guò)定向降解靶基因mRNA、抑制其翻譯及轉(zhuǎn)錄后水平抑制等方式來(lái)調(diào)控靶基因的表達(dá)。鑒于高通量測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)的迅猛發(fā)展，大豆miRNA的鑒定及功能研究方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。文章簡(jiǎn)述了大豆miRNA在基因組層面、共生固氮、生長(zhǎng)發(fā)育及開(kāi)花和生物脅迫與非生物脅迫等生物學(xué)過(guò)程的研究進(jìn)展。參55。

關(guān)鍵詞：microRNA；大豆；功能；共生固氮；生長(zhǎng)發(fā)育；開(kāi)花；脅迫

0引言

真核生物中的小RNA可以分為：microRNA、siRNA(Small interfering RNA)、tasiRNA(Trans-acting siRNA)、natsiRNA(Natural antisense transcript-derived siRNA)和piRNA(Piwi-interacting RNA)[1]。MicroRNA(簡(jiǎn)稱(chēng)miRNA)是一類(lèi)長(zhǎng)度約為20~25 核苷酸，不編碼蛋白質(zhì)的內(nèi)源小分子RNA。miRNA最初于1993年在秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)中被發(fā)現(xiàn)[2-3]，進(jìn)一步研究表明其廣泛存在于植物體內(nèi)。miRNA主要通過(guò)與靶基因mRNA結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，是真核生物基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程的重要調(diào)控因子[4-5]。miRNA在植物中由RNA聚合酶II進(jìn)化而來(lái)的RNA聚合酶IV和V轉(zhuǎn)錄合成。miRNA在轉(zhuǎn)錄后形成末端帶有多聚腺苷的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本(pri-miRNA)，初級(jí)轉(zhuǎn)錄本再經(jīng)由DCL1酶作用剪切形成莖環(huán)狀前體(pre-miRNA)，最后在 Dicer和其他一系列蛋白協(xié)同作用下形成為miRNA成熟體[6-7]。有研究表明，在擬南芥和蒺藜苜蓿中一些miRNA的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本可以編碼并翻譯成短肽(miPEP)，這些初級(jí)轉(zhuǎn)錄本編碼的短肽有利于成熟miRNA的積累[8]。

miRNA不僅在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中起著重要作用，它還是基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分。在植物中，miRNA與靶基因mRNA的互補(bǔ)程度很高，匹配位點(diǎn)通常在開(kāi)放閱讀框中，導(dǎo)致mRNA與miRNA的匹配區(qū)中間位置特異性切割。目前已明確植物miRNA參與包括激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞代謝、器官分化發(fā)育及育性轉(zhuǎn)換等多個(gè)植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程[9]。miRNA能響應(yīng)生物及非生物脅迫，可以誘導(dǎo)產(chǎn)生phasiRNA(phased small interfering RNA)來(lái)參與到植物抗病的生理過(guò)程中[10]。

目前，對(duì)模式植物(如擬南芥，水稻等)的保守miRNA的表達(dá)及調(diào)控特性的研究較為深入，而其他植物物種的miRNA的研究還主要處于種類(lèi)鑒定與生物信息學(xué)功能預(yù)測(cè)階段。大豆作為世界上重要的油料作物和糧飼兼用作物，已經(jīng)成為僅次于水稻和蒺藜苜蓿發(fā)現(xiàn)miRNA數(shù)量較多的物種。著名miRNA數(shù)據(jù)庫(kù)miRBase[11](miRBase.org，Release 21)中包含265個(gè)栽培大豆(Glycinemax)發(fā)現(xiàn)miRNA家族，573個(gè)miRNA成熟體序列；9個(gè)野生大豆(Glycinesoja)miRNA家族，13個(gè)成熟體miRNA序列。隨著高通量測(cè)序技術(shù)應(yīng)用于miRNA測(cè)序，相信在未來(lái)的幾年內(nèi)，miRBase中包括大豆在內(nèi)的植物miRNA數(shù)據(jù)還會(huì)快速增長(zhǎng)。然而，人們對(duì)新發(fā)掘的miRNA種類(lèi)的功能還知之甚少，大豆miRNA的研究與模式植物相比還處于起步階段。但近些年來(lái)關(guān)于大豆miRNA在大豆中調(diào)控多種生理過(guò)程的文獻(xiàn)越來(lái)越多，發(fā)現(xiàn)了很多豆科及大豆特有的miRNA，并研究了部分種類(lèi)miRNA，如miR172[12-13]、miR167[14-15]在大豆中的功能及作用方式。文章對(duì)大豆中miRNA在大豆共生固氮、生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆性等重要生物學(xué)過(guò)程中的生物學(xué)功能方面的研究進(jìn)展加以闡述，旨在為進(jìn)一步深入研究提供借鑒和參考。

1大豆miRNA種類(lèi)及進(jìn)化

1.1大豆miRNA種類(lèi)

大豆中存在大豆特異的miRNA家族(73個(gè))，豆科特異的miRNA家族(9個(gè))和保守性的miRNA家族[16]。研究表明，與大豆和豆科特異的miRNA家族相比，大豆中保守的miRNA家族的成員數(shù)量更多，并且產(chǎn)生成熟miRNA種類(lèi)更少。大多數(shù)保守和豆科特異的miRNA家族編碼產(chǎn)生長(zhǎng)度為21 核苷酸且具有獨(dú)特核苷酸分布的成熟miRNA。與大豆特異的miRNA家族相比，保守的miRNA家族能調(diào)控一系列更為保守的基因[16]。

1.2大豆miRNA進(jìn)化及結(jié)構(gòu)

具有物種保守性的miRNA在植物進(jìn)化初期就完成了分化；而特異性miRNA的進(jìn)化始于植物種群分化后，因而物種間保守性較低[17]。Zhou等認(rèn)為miRNA基因的進(jìn)化與多種因素有關(guān)，如毗連的基因與轉(zhuǎn)座子，所處位置的重組率及其本身結(jié)構(gòu)的多樣性有關(guān)[18]。在大豆中，一些可以共同形成一個(gè)初級(jí)轉(zhuǎn)錄本(pri-miRNA)的miRNA距離很近，成簇串生。大豆是古四倍體，在進(jìn)化中歷經(jīng)兩次染色體加倍事件[19]。與蛋白編碼基因相比，大豆中的miRNA也隨著大豆染色體的倍增而擴(kuò)增 。研究表明多拷貝的miRNA基因的存在與進(jìn)化和基因組穩(wěn)定性及其相鄰的編碼基因密切相關(guān)[20]。

在大豆基因組中，大多數(shù)miRNA基因存在于基因間區(qū)，但也有位于基因內(nèi)部區(qū)域來(lái)源于蛋白編碼基因本身的miRNA基因(常小于1 000 bp)，存在于基因內(nèi)部miRNA與其源基因可能存在著明確的調(diào)控關(guān)系。Han等通過(guò)降解組測(cè)序及生物信息學(xué)預(yù)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)在大豆440個(gè)miRNA中83.86%的啟動(dòng)子是位于其上游序列中，只有8.64%是位于其下游序列中[21]。

2大豆miRNA參與主要生物學(xué)過(guò)程

2.1大豆miRNA 與共生固氮

研究表明，有多種miRNA通過(guò)調(diào)控相關(guān)結(jié)瘤基因的表達(dá)來(lái)調(diào)控大豆根瘤形成這一生物學(xué)過(guò)程。Li等發(fā)現(xiàn)在大豆中過(guò)表達(dá)miR482、miR1512和miR1515這三種miRNA可以顯著地增加根瘤總數(shù)，但是根的長(zhǎng)度、后生根密度及根瘤原基數(shù)目并沒(méi)有發(fā)生改變[22]。Yan等發(fā)現(xiàn)miR172過(guò)表達(dá)植株的根瘤數(shù)目會(huì)顯著增加[13]。miR172的靶基因通常是一些含有AP2結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子編碼基因[23-24]。在大豆結(jié)瘤過(guò)程中，miR172c的靶基因NNC1含有AP2結(jié)構(gòu)域。NNC1蛋白通過(guò)結(jié)合在早期結(jié)瘤因子ENOD40(Early noduling 40)的啟動(dòng)子區(qū)域，阻止其轉(zhuǎn)錄。在根瘤菌侵染時(shí)，結(jié)瘤因子受體NF1α/5α識(shí)別NF(Nodule factor)，并上調(diào)miR172c的表達(dá)。miR172c通過(guò)清除其靶基因NNC1的mRNA，抑制NNC1的表達(dá)。NNC1的下調(diào)表達(dá)將減弱對(duì)ENOD40 的轉(zhuǎn)錄抑制，從而使ENOD40激活轉(zhuǎn)錄并最終促進(jìn)根瘤的形成。而避免根瘤過(guò)量形成則是通過(guò)AON信號(hào)通路來(lái)減少miR172c的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)[12]。

生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素在大豆根瘤菌侵染形成根瘤的過(guò)程中起著重要作用。生長(zhǎng)素會(huì)顯著抑制根瘤的形成，而細(xì)胞分裂素則相反，會(huì)促進(jìn)根瘤的形成[25]。miR167c主要通過(guò)調(diào)節(jié)GmARF8來(lái)調(diào)節(jié)大豆結(jié)瘤過(guò)程。GmARF8在根皮質(zhì)細(xì)胞中主要響應(yīng)生長(zhǎng)素的累積。在沒(méi)有根瘤菌侵染大豆根時(shí)，miR167c表達(dá)水平很低，其靶基因能夠翻譯表達(dá)成蛋白，從而激活生長(zhǎng)素響應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄。此時(shí)，根皮質(zhì)細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)素敏感，不能分化，根瘤的形成被抑制。在根瘤菌侵染大豆根后，miR167c表達(dá)量上調(diào)，并清除其靶基因GmARF8的mRNA，抑制GmARF8的表達(dá)，從而減少對(duì)下游生長(zhǎng)素響應(yīng)基因的激活，使根皮質(zhì)細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)素不敏感，可以分化形成根瘤[15]。在大豆根中過(guò)表達(dá)miR160會(huì)導(dǎo)致根對(duì)生長(zhǎng)素超敏感。而過(guò)表達(dá)miR393則會(huì)使根對(duì)細(xì)胞分裂素超敏感[26]。在植物中，miR160主要降解ARF10/ARF16/ARF17等ARF基因家族成員的mRNA；miR393則針對(duì)生長(zhǎng)素受體TIR1/AFB基因家族成員來(lái)發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能。在過(guò)表達(dá)miR393時(shí)，一些響應(yīng)生長(zhǎng)素的基因是明顯下調(diào)的；相反，在過(guò)表達(dá)miR160時(shí)，響應(yīng)生長(zhǎng)素的相關(guān)基因則會(huì)上調(diào)表達(dá)，而響應(yīng)細(xì)胞分裂素的基因則會(huì)明顯下調(diào)表達(dá)。這意味著miR160在大豆結(jié)瘤過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)其調(diào)節(jié)結(jié)瘤這一生物學(xué)過(guò)程[27]。Mao等發(fā)現(xiàn)miR393和miR164影響無(wú)限結(jié)瘤(Indeterminate nodule)，而不影響有限結(jié)瘤(Determinate nodule)[28]。

Yan等通過(guò)降解組深度測(cè)序發(fā)現(xiàn)139種miRNA均不對(duì)形成根瘤這一過(guò)程產(chǎn)生響應(yīng)并呈現(xiàn)不同的表達(dá)差異。miR393家族成員miR393j-3p則會(huì)降解ENOD93(Early noduling 93)的mRNA。在擬南芥中miR393-3p同抗病性相關(guān)。miR393-3p同AGO2蛋白結(jié)合調(diào)控一種定位于高爾基體突觸小體相關(guān)基因，Membrin12。該基因影響向胞外分泌抗微生物的蛋白[29]。

2.2大豆miRNA與生長(zhǎng)發(fā)育

大豆的子葉是合成和儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的組織器官。在大豆子葉中的一些新的miRNA，可能在1 300萬(wàn)年前的第二次基因組倍增之后產(chǎn)生的。這些miRNA在子葉中可以調(diào)節(jié)許多生物學(xué)途徑[30]。Shamimuzzaman等通過(guò)對(duì)大豆種子不同發(fā)育階段組織構(gòu)建小RNA文庫(kù)和降解組文庫(kù)測(cè)序發(fā)現(xiàn)了53個(gè)已知miRNA與其183個(gè)靶基因，其中25個(gè)miRNA特異降解其靶基因僅發(fā)生在子葉，12個(gè)miRNA特異降解的靶基因僅在種皮中發(fā)現(xiàn)。16個(gè)miRNA家族的很多靶基因存于上述的兩種組織中的不同生長(zhǎng)發(fā)育階段。在種子成熟后期的子葉中發(fā)現(xiàn)了比未成熟種子更多的miRNA及其靶基因[31]。一些miRNA通過(guò)直接調(diào)控脂類(lèi)代謝相關(guān)基因及產(chǎn)生調(diào)節(jié)脂類(lèi)代謝基因的phasiRNA來(lái)參與到脂類(lèi)代謝的調(diào)控中[32]。

2.3大豆miRNA 與開(kāi)花及光周期調(diào)控

開(kāi)花調(diào)控是開(kāi)花植物生命周期的一個(gè)重要調(diào)控過(guò)程。miRNA是開(kāi)花調(diào)控中的一個(gè)重要因素。miR172-miR156調(diào)節(jié)模式在大豆中仍然具有一定保守性。在擬南芥中，miR172通過(guò)調(diào)控其靶基因APETALA2(AP2)以及AP2家族類(lèi)的轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，控制開(kāi)花時(shí)間和花器官的形成[23-24,33]。Zhao等發(fā)現(xiàn)在大豆中miR172c及其靶基因GmTOE4a是在E3和E4的作用下，通過(guò)調(diào)控開(kāi)花整合因子GmFT2a和GmFT5a，以及花分生組織決定基因GmAP1和GmLFY來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)控開(kāi)花的。與模式植物擬南芥不同，大豆miR172及其靶基因GmTOE4a能夠調(diào)控GmCOL1a的表達(dá)，而在轉(zhuǎn)錄水平不受生物鐘基因GI(E2)的調(diào)控。[34]。Cao等在大豆中過(guò)表達(dá)miR156b，導(dǎo)致植株晚花，發(fā)現(xiàn)多種開(kāi)花調(diào)控因子在過(guò)表達(dá)植株中下調(diào)表達(dá)[35]。

在大豆花的不同部位發(fā)現(xiàn)了組織特異性表達(dá)的miRNA。Kulcheski等通過(guò)對(duì)花瓣、心皮和雄蕊分別構(gòu)建小RNA文庫(kù)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)3種已知的miRNA(miR156cde-5p，miR396bck-5p和miR9749)和3種新miRNA在上述組織中差異表達(dá)[36]。

對(duì)于大豆而言，不同長(zhǎng)度的光照時(shí)間對(duì)大豆開(kāi)花時(shí)間有著顯著影響。Li等通過(guò)不同日長(zhǎng)處理下的大豆第一個(gè)三出復(fù)葉構(gòu)建小RNA文庫(kù)發(fā)現(xiàn)總共屬于163個(gè)miRNA家族的318種miRNA。其中23個(gè)miRNA在光照后0小時(shí)，65個(gè)miRNA在光照后8小時(shí)，83個(gè)miRNA在光照后16小時(shí)響應(yīng)不同日長(zhǎng)[37]。

2.4大豆miRNA 與逆境脅迫

植物在進(jìn)化過(guò)程中形成了應(yīng)對(duì)各種生物脅迫和非生物脅迫的機(jī)制。miRNA在這些脅迫中的基因表達(dá)調(diào)控中也起著重要的作用。明確miRNA響應(yīng)逆境的機(jī)制，有助于深入了解植物在逆境下基因表達(dá)調(diào)控的本質(zhì)[38-39]。

2.4.1大豆miRNA 與生物脅迫。大豆花葉病毒(Soybeanmosaicvirus,SMV)是馬鈴薯Y病毒科馬鈴薯Y病毒屬一種單鏈RNA病毒。由其引起的大豆花葉病毒病是一種世界性的大豆病害，嚴(yán)重地影響了大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。Yin等通過(guò)測(cè)序發(fā)現(xiàn)miR160、miR393和miR1510這三種miRNA響應(yīng)SMV的感染[40]。在煙草和擬南芥中，miR168和AGO1在多種植物病毒侵染時(shí)均有上調(diào)表達(dá)。miR168和AGO1可能通過(guò)miRNA和siRNA途徑去響應(yīng)病毒感染。AGO1是RISC(RNA induced silencing complex,RNA介導(dǎo)沉默復(fù)合體)中的中心組成部分，同轉(zhuǎn)錄抑制或清除互補(bǔ)RNA有關(guān)。AGO1表達(dá)受miR168調(diào)控。AGO1與miR168可能參與到植物主動(dòng)防御中。在宿主植株的防御反應(yīng)中，SMV的侵染直接引起AGO1的表達(dá)水平上調(diào)，而上調(diào)的AGO1的mRNA經(jīng)由siRNA途徑介導(dǎo)被降解，從而使AGO1表達(dá)水平下降。與此同時(shí)，SMV的侵染也引起了miR168的高表達(dá)，miR168 的上調(diào)直接清除AGO1的mRNA或?qū)GO1的mRNA進(jìn)行翻譯抑制[41]。

大豆胞囊線(xiàn)蟲(chóng)是大豆世界范圍內(nèi)最嚴(yán)重的病原生物之一。Li等通過(guò)對(duì)大豆胞囊線(xiàn)蟲(chóng)易感品種和抗性品種在感染大豆胞囊線(xiàn)蟲(chóng)后構(gòu)建小RNA文庫(kù)測(cè)序發(fā)現(xiàn)來(lái)源于40個(gè)miRNA家族的101種miRNA涉及響應(yīng)囊胞線(xiàn)蟲(chóng)感染這一過(guò)程[42]。Xu等通過(guò)對(duì)大豆胞囊線(xiàn)蟲(chóng)易感品種和耐受品種構(gòu)建小RNA文庫(kù)測(cè)序發(fā)現(xiàn)在根中六種miRNA(gma-miR393，1507，1510,1515,171,2118)可以產(chǎn)生phasiRNA來(lái)響應(yīng)大豆胞囊線(xiàn)蟲(chóng)侵染[43]。

NB-LRR(Nucleotide binding site-leucine-rich repeat)類(lèi)蛋白是植物中目前已知的主要抗病蛋白。Zhao等利用大豆疫霉病易感品種及其分別含有不同抗性基因的近等基因系研究發(fā)現(xiàn)miRNA中的大部分在病原侵染后產(chǎn)生。在大豆參考基因組中已知的525個(gè)NB-LRR基因中的257個(gè)是這些miRNA預(yù)測(cè)的靶基因，126個(gè)被預(yù)測(cè)可以產(chǎn)生phasiRNA。同時(shí)他們也發(fā)現(xiàn)了一些可能的有轉(zhuǎn)座子產(chǎn)生的phasiRNA[44]。miR393和miR166可以由大豆疫霉菌的菌絲產(chǎn)生。在敲除miR393的植株根中，異黃酮合成基因表達(dá)明顯減少[45]。Guo等利用miRNA芯片技術(shù)也找到了一些同大豆疫霉病相關(guān)的miRNA[46]。

2.4.2大豆miRNA 與非生物脅迫。干旱、高鹽、低溫、金屬離子和營(yíng)養(yǎng)元素的缺乏是影響大豆生長(zhǎng)發(fā)育的主要非生物脅迫。

水分脅迫不同程度地限制著植物的生長(zhǎng)。過(guò)表達(dá)大豆miR394a(gma-miR394a)會(huì)導(dǎo)致植株葉片失水速率降低增加抗旱能力[47]。GmNFYA3在大豆中編碼NF-Y復(fù)合體的NF-YA亞基。GmNFYA3在大豆受到ABA和非生物脅迫的誘導(dǎo)。miR169可以靶向清除GmNFYA3的mRNA。在擬南芥中過(guò)表達(dá)GmNFYA3會(huì)減輕葉片失水增強(qiáng)干旱耐受能力，增加對(duì)高鹽和外源ABA的敏感性。GmNFYA3過(guò)表達(dá)植株中ABA合成，ABA信號(hào)通路和干旱響應(yīng)基因均上調(diào)表達(dá)[48]。

土壤中過(guò)高的鹽分也會(huì)給植物帶來(lái)巨大的負(fù)面影響[49]。Dong等通過(guò)對(duì)鹽處理及鹽不處理的大豆根瘤中建立2個(gè)miRNA文庫(kù)，測(cè)序鑒定出來(lái)源于61個(gè)miRNA家族的110個(gè)已知miRNA和128個(gè)新miRNA。在兩個(gè)處理比較中，104個(gè)miRNA差異表達(dá)[50]。

低溫是大豆生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中最常遇到的逆境。李永光等利用生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)大豆miR1508a的啟動(dòng)子含有多種非生物脅迫響應(yīng)元件。經(jīng)軟件預(yù)測(cè)并確認(rèn)了5個(gè)與低溫反應(yīng)相關(guān)的候選靶基因[51]。

對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，任何高濃度的重金屬離子都有毒害作用。Fang等對(duì)大豆耐鎘脅迫品種和鎘敏感品種的根中測(cè)序時(shí)發(fā)現(xiàn)了26個(gè)響應(yīng)鎘脅迫的miRNA，其中12個(gè)只在易感品種中表達(dá)，5個(gè)只在耐鎘脅迫的品種中表達(dá)，9個(gè)在兩個(gè)品種都有表達(dá)[52]。Zeng等通過(guò)對(duì)鋁處理和無(wú)鋁處理的野生大豆建立小RNA文庫(kù)，測(cè)序鑒定后發(fā)現(xiàn)97個(gè)已知miRNA和31個(gè)新miRNA，其中30種miRNA是響應(yīng)鋁脅迫的；通過(guò)降解組測(cè)序發(fā)現(xiàn)，有86個(gè)基因是已知miRNA的靶基因，8個(gè)是新miRNA的靶基因，其中52個(gè)靶基因在轉(zhuǎn)錄中起調(diào)控作用；ARF(Auxin response factor)、NB-ARC(Domain-containing disease resistance protein)、LRR-TIR(Leucine-rich repeat and toll/interleukin-1 receptor-like protein)、陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶、Myb轉(zhuǎn)錄因子及NAM(The no apical meristem) 等家族的基因均在有鋁脅迫的情況下mRNA被清除[53]。Lv等在野生大豆中發(fā)現(xiàn)，miR167c響應(yīng)堿脅迫。在miR167c上游區(qū)域存在A(yíng)BA響應(yīng)元件(Abscisic acid(ABA)responsive element (ABRE))，兩個(gè)生長(zhǎng)素響應(yīng)因子(Gs14g03650，Gs18g05330)被預(yù)測(cè)是miR167c作用的靶基因，在堿脅迫下急劇下調(diào)[14]。

磷是大豆生長(zhǎng)所必須的大量元素，在植物周期中起著重要作用。Xu等對(duì)不同磷處理的大豆葉片和根建立測(cè)序文庫(kù)，鑒定出126種miRNA。在不同處理之中，112種miRNA同時(shí)在根和葉中表達(dá)。在磷充足的條件下，12種miRNA在葉中特異表達(dá)，2種根中特異表達(dá)；在缺少磷的條件下，10種miRNA在葉中特異表達(dá)，4種在根中特異表達(dá)。通過(guò)RLM-5’RACE確認(rèn)，PHO2和GmPT5，一個(gè)含有Kelch結(jié)構(gòu)域的蛋白基因，一個(gè)Myb轉(zhuǎn)錄因子，分別是miR399、miR2111和miR159e-3p的靶基因[54]。Sha等也通過(guò)構(gòu)建小RNA文庫(kù)測(cè)序的方式發(fā)現(xiàn)了27個(gè)已知miRNA，16個(gè)保守miRNA，12個(gè)新miRNA在根中響應(yīng)磷缺失；34個(gè)已知miRNA，14個(gè)保守miRNA，7個(gè)新miRNA在幼苗中響應(yīng)磷缺失[55]。

3結(jié)語(yǔ)

miRNA是生物體內(nèi)的一類(lèi)重要的小RNA，具有調(diào)控生物體生長(zhǎng)發(fā)育等多種功能。關(guān)于miRNA的生物學(xué)及功能的研究已經(jīng)成為生物學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。在大豆中已鑒定出265種miRNA，文章所闡述的miRNA在大豆中的功能和作用機(jī)制大多還處于起始階段，更多種類(lèi)及其作用機(jī)理有待深入研究。隨著測(cè)序技術(shù)及miRNA研究方法的不斷改進(jìn)，借鑒于模式植物miRNA的研究成果，miRNA在植物體內(nèi)的生物學(xué)功能、作用機(jī)制與生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控途徑將會(huì)得到更清晰地闡釋。

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Research Progress of MicroRNA in Soybean

ZHANG Yu-peng1,2,ZHAI Hong1,WU Hong-yan1,XIA Zheng-jun1

(1.NortheastInstituteofGeographyandAgroecology,CAS,Harbin150081,China;2.UnivensityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

Abstract：MicroRNAs(miRNA)are 20~25 nucleotides small non-coding RNA molecules.miRNAs exert their functions by gene silencing either via mRNA degradation or preventing mRNA from being translated or by post-transcription.With the rapid advance in next generation sequencing technology and bioinformatics,abundant miRNAs have been identified,some of which have been functionally analyzed.Here,we review the research progress at genome level as well as in different biological processes,e.g.rhizobia symbiosis,grow development and flowering,biotic and abiotic stress.

Key words：microRNA；soybean；function; rhizobia symbiosis; development; flowering; stress.

中圖分類(lèi)號(hào)：S565.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

通訊作者：夏正俊(1962-)，江蘇建湖人，研究員，研究方向?yàn)榇蠖狗肿佑N.

作者簡(jiǎn)介：第一張宇鵬(1991-)，男，山西晉中人，在讀碩士，研究方向?yàn)榇蠖狗肿由飳W(xué).

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(31271742，31301338);科技部十二五科技支撐課題(2011BAD35B06-2).

收稿日期：2015-10-17；修回日期：2015-12-01.

文章編號(hào):2095-2961(2016)01 -0048-06

doi:10.11689/j.issn.2095-2961.2016.01.007