張豪洋, 金伊楠, 孫燕鑫, 李子瑋, 郭笑恒, 許自成

(河南農業(yè)大學煙草學院， 鄭州 450002)

干旱是最常見的非生物脅迫之一，嚴重影響植物的生長和發(fā)育，了解植物的抗旱性對提高作物產量非常重要[1]。植物在進化過程中形成了不同的抗旱機制，通常可分為4種類型：逃旱、避旱、耐旱和旱后恢復[2]。逃旱是指自然或者人為因素使植物逃離干旱敏感的發(fā)育階段(如生殖生長階段等)，這一類型主要在干旱脅迫不太嚴重時發(fā)生；避旱是指避免干旱，通過調整某種形態(tài)學結構或生長速率來維持植物高組織水勢，這一類型多發(fā)生在輕度和中度干旱脅迫[3]；耐旱是指通過抑制蒸騰作用盡量減少水分損失，通過滲透作用增加細胞彈性和通過膨壓降低細胞大小，從而增強植物對干旱的耐受性，該機制多發(fā)生在植物重度干旱脅迫條件下[4]；旱后恢復是指植物受重度干旱脅迫后，葉片在完全脫水的條件下仍維持關鍵細胞生理代謝的功能，并在復水后快速恢復生長。研究發(fā)現許多抗旱相關基因，如轉錄因子相關基因ERF、DREB、MYB和NAC等，抗氧化代謝相關基因GMPase、CuZnSOD，滲透調節(jié)相關基因BADH、P5CS，相關功能蛋白基因LEA、FBA和HSP等[5]。然而，一些抗旱基因過表達的轉基因植物并沒有表現出顯著的抗旱性，這說明植物響應干旱脅迫的機制是一個極其復雜的過程。

miRNAs表達是在植物遭受干旱脅迫期間發(fā)現的，這一發(fā)現有助于了解植物應對干旱的機制，并針對性地開發(fā)新的抗旱作物[6]。本文從miRNAs的發(fā)現、合成及作用機制，響應干旱脅迫的miRNAs種類及其靶基因、miRNAs介導干旱脅迫的響應機制等方面進行了綜述，并對miRNAs在植物干旱脅迫中的研究方向和應用前景進行了展望。

1 miRNAs的發(fā)現、合成及作用機制

1.1 miRNAs的發(fā)現

1993年miRNA首次在線蟲中被發(fā)現，當時普遍認為其是一種小分子RNA，2001年miRNAs被正式命名為一類具有調控功能的RNA[7]。目前，在72種植物中已鑒定出7 385種成熟miRNAs和6 150種前體miRNAs(pre-miRNAs)[8]。miRNAs是一種單鏈內源性非編碼RNA，大小通常在20～24 nt之間，它們影響植物生長的多個過程，如根、莖、葉和花等器官的發(fā)育。研究表明，miRNAs在植物應答生物和非生物脅迫的反應中起著關鍵作用[9]。

1.2 miRNAs的合成

miRNAs是由基因轉錄而來的，但是轉錄產物并沒有被翻譯成蛋白質。原始轉錄本(pri-miRNAs)與自身堿基配對形成包含莖環(huán)和雙鏈RNA片段的結構，然后由RNase Ⅲ酶[在植物中稱為DCL1(dicer-like1)，在動物中稱為Drosha]將其加工成約70 nt的莖環(huán)結構，在動植物體內，miRNA/雙工miRNA由DCL1在細胞核中加工而成[10]。“miRNA”指的是將成為miRNA的那條鏈，“雙工miRNA”指的是與miRNA互補的那條鏈。每條鏈都經甲基化后被運送到細胞質，隨后miRNA/雙工miRNA被整合到RISC(RNA-induced silencing complex)蛋白質復合物中，這是一個包含一股miRNA或siRNA(small interfering RNA)的多蛋白復合體[11]。miRNA/雙工miRNA被整合到RISC中之后，通過與mRNA配對來引導AGO降解靶基因或抑制靶基因的翻譯。

1.3 miRNAs的作用機制

miRNAs對靶mRNA表達和調控主要通過兩個機制進行，即靶mRNA的裂解和翻譯抑制。miRNAs及其靶基因結合位點之間的互補程度決定了其作用方式，高互補性的miRNAs介導靶基因的切割，而互補性較差的miRNAs則介導翻譯抑制[12]。在大多數植物中，miRNAs的靶基因位于ORFs(open-reading frame)的開放閱讀框，偶爾也位于5′末端的UTR區(qū)、3′末端的UTR區(qū)以及非編碼RNA中[13]。研究表明，在某些情況下裂解和翻譯抑制可能重疊，miRNAs對mRNA表達的調節(jié)受不同機制的影響，其中包括內切核酸酶裂解、翻譯表達或兩者的結合[14]。綜上所述， miRNAs可能通過上述機制來調節(jié)靶基因的表達，且miRNAs調控機制對植物生長發(fā)育和非生物脅迫響應都有重要影響。

2 響應干旱脅迫的miRNAs

2.1 響應干旱脅迫的miRNAs表達譜分析

高通量測序技術(high-throughput sequencing)是傳統測序基礎上的一次革命性改變，可同時對數百萬個短序列讀長進行測序，這使得對一個物種的轉錄組和基因組進行細致全貌的分析成為可能[15]。相關研究人員利用高通量測序技術，在干旱脅迫和ABA處理后發(fā)現了大量參與豆科植物特有細胞過程的miRNAs。Kulcheski等[16]利用高通量測序技術在大豆中鑒定出了256個干旱敏感型或耐旱型miRNAs，其中有71個是保守的miRNAs。另有研究發(fā)現了22個保守的miRNAs家族和4個新的miRNAs家族中的121個miRNAs變體。對其中的11個miRNAs進行分析發(fā)現，干旱脅迫下大多數miRNAs在敏感的基因型中表達上調，而在耐受的基因型中表達下調，miRNAs在兩種基因型中的不同表達可能與其調控的基因抗旱性有關。同樣，Barrera-Figueroa等[17]利用高通量測序技術從2個豇豆基因型(抗旱和敏感)的sRNA庫中鑒定出89個家族的157個miRNAs，通過比較干旱脅迫處理和對照處理植物的表達水平，確定了28個家族的44個miRNAs可響應干旱脅迫，其中30個miRNAs的表達上調，14個miRNAs的表達下調。結果表明，這些miRNAs家族可能參與了保守的干旱脅迫響應途徑。此外，32個miRNAs具有多種預測的生理功能，這些預測目標大部分是轉錄因子。Liu等[15]對干旱敏感的番茄基因型M82和IL9-1幼苗進行干旱處理，發(fā)現干旱脅迫下IL9-1的存活率和H2O2消除方面表現優(yōu)于M82，并利用高通量測序技術構建了4個sRNA和8個mRNA文庫，鑒定出105個保守的miRNAs和179個新的miRNAs，其中，在干旱脅迫下差異表達分別有54和98個；且在M82和IL9-1中分別發(fā)現2 714和1 161個在干旱脅迫下差異表達的基因，它們的許多同源基因與植物非生物脅迫有關。

數字基因表達譜(dgital gene expression profiling，DGE)利用新一代高通量測序技術和高性能計算分析技術,能夠全面、經濟、快速地檢測某一物種特定組織在特定狀態(tài)下的基因表達情況[18]。Yin等[19]為了解煙草在響應非生物脅迫過程中的轉錄模式，從正常和干旱脅迫的煙草根中測序并分析了3個DGE庫，發(fā)現了276個響應干旱脅迫的基因，其中82個是轉錄因子(TFs)，包括WRKY、NAC、ERF和bZIP家族；此外，鑒定出39個miRNAs家族中的122個miRNAs在干旱脅迫下差異表達，其中miR160在干旱脅迫下表達上調，且miR160的靶基因是ARF轉錄因子，miR395在干旱脅迫下表達下調，其靶基因尚不清楚；而一些常見的miRNAs家族(如miR159、miR169、miR402和miR408)干旱脅迫下的表達沒有變化，說明文庫間變化以及不同脅迫條件可能引起不同的植物反應和生理響應。

以上研究結果表明，通過高通量表達譜和數字基因表達譜分析，已發(fā)現多種植物中存在大量響應干旱脅迫的miRNAs，其中普遍響應的miRNAs包括miR156、miR159、miR160、 miR169、miR319、miR393、miR396、miR408等。

2.2 miRNAs對干旱脅迫響應的模式

2.2.1響應干旱脅迫miRNAs與植物物種依賴性

miRNAs的表達水平或對干旱脅迫響應具有物種依賴性，相同miRNAs在不同物種中的表達存在差異。例如，干旱脅迫下miR156在擬南芥(Arabidopsisthaliana)、桃樹(Prunuspersica)、大麥(HordeumvulgareL.)、柳枝稷(Panicumvirgatum)和小麥(Triticumaestivum)中表達上調，但在水稻(Oryzasativa)和玉米(ZeamaysL.)中的表達下調[20]。另有研究表明，干旱脅迫下擬南芥、桃樹、柳枝稷和苜蓿(Medicagotruncatula)中miR169的表達下調，但在水稻、大豆(Glycinemax)、胡楊(Populuseuphratica)和番茄(Lycopersiconesculentum)中miR169的表達上調[21]。miR1510 在大豆中表達上調，但在苜蓿中表達下調；miR396在苜蓿和豇豆(Vignaunguiculata)中表達下調，但在大豆中表達上調[22]。Lu等[23]研究發(fā)現，干旱脅迫下miR1450在野生二粒小麥中表達上調，而在毛果楊(Populustrichocarpa)中的表達下調，結果表明，miR1450受到不同植物物種的不同調控網絡控制。Akdogan等[24]研究表明，干旱脅迫下miR399在玉米和小麥中表達上調，但在水稻中表達下調。另有研究表明，干旱脅迫下水稻和玉米中miR168的表達下調，而在擬南芥中miR168的表達上調[25]。

2.2.2響應干旱脅迫miRNAs與干旱脅迫條件

同一種植物的相同miRNAs在不同干旱條件下也會表現出不同的反應。Trindade等[26]研究表明，在干旱脅迫下miR398a/b在苜蓿中的表達量增加。而在Li等[27]的研究中，不同干旱脅迫條件下相同的miRNAs在苜蓿中表達水平下降，這說明了miRNAs對不同程度干旱脅迫的高度敏感性。Frazier等[28]研究表明，不同濃度聚乙二醇(polyethyleneglycol，PEG)模擬的干旱條件下，相同的miRNAs如miR167、miR172、miR393、miR395、miR396、miR398和miR399在煙草植物中表現出不同程度的上調或下調。由于不同時間和不同處理條件的作用，導致miRNAs的表達存在差異，推測可能是不同干旱脅迫條件下miRNAs調控的靶基因發(fā)生了改變，進而導致miRNAs表達的改變。Wang等[29]研究表明，在田間中度干旱脅迫條件下玉米miR156的表達下調，而在田間嚴重干旱脅迫條件下玉米miR156的表達上調；在PEG模擬干旱脅迫處理16 h后miR156的表達上調，而在干旱處理24 h后表達下調。以上研究結果表明，植物miRNAs在不同干旱脅迫條件下的表達存在差異。

2.2.3響應干旱脅迫miRNAs與植物組織特異性表達干旱脅迫下相同miRNAs在同種植物不同組織中的表達可能相似或者不同，同一miRNAs在不同植物相同組織中的表達可能相似或者不同。例如，miR169在水稻根中的誘導作用比在芽中更明顯[30]。干旱調控的miRNAs在大麥不同組織中表達不同，如Hvu-miR166a在大麥葉片中表達上調，在根系中表達下調；Hvu-miR168-5p僅在大麥葉片中表達上調，在根組織中表達水平不變；Osa-miR393a和Hvu-miRX35在葉片中表達，但在根中不表達[31]。有研究發(fā)現，干旱脅迫下miR172在玉米根部表達下調，而在水稻和小麥葉片中miR172的表達下調，在小麥根系中miR172的表達上調[32]。以上研究結果表明，響應干旱脅迫的miRNAs在植物組織中存在特異性表達。

3 響應干旱脅迫miRNAs的靶基因

miRNAs在植物干旱脅迫中有重要的調控作用，miRNAs可通過編碼功能蛋白和調控功能蛋白靶基因的上調和下調來響應干旱脅迫。一些響應干旱脅迫miRNAs的靶基因可對植物抗旱性起積極作用，另一些則起消極作用。因此，miRNAs的靶基因與植物的抗旱性息息相關。通常miRNAs的表達上調意味著在相同的環(huán)境條件下，其靶基因表達下調，反之亦然。Sunkar等[33]研究表明，過表達靶基因或降解相應的miRNAs，可增加靶基因的積累，從而提高植物抗旱性。近年來，有許多響應干旱脅迫的miRNAs及其對應的靶基因的研究報道，這些靶基因的功能各不相同(圖1)[34]。

圖1 干旱脅迫下miRNAs的靶基因及功能[34]Fig.1 Target genes and functions of miRNAs under drought stress[34]

3.1 miRNAs與植物激素合成

在干旱條件下，植物生長素(auxin)、赤霉素(gibberellin)和細胞分裂素(cytokinin)的濃度下降，而脫落酸(abscisic acid，ABA)和乙烯(ethylene)的內源濃度則上升[30]。miRNAs可調節(jié)植物對激素信號的響應，進而增強植株的抗旱性。Xia等[35]研究發(fā)現，miR393可調節(jié)植物生長素信號，因為miR393的過表達導致水稻對生長素合成敏感性降低，從而降低干旱脅迫下植物的生長。miR393還被證實可降解生長素受體或生長素(Aux/IAA)的陽性調節(jié)因子TIR1 (transport inhibitor response 1)，從而降低生長素的濃度[36]。但miR393的具體調控機制仍有待進一步研究。Reyes等[37]發(fā)現，miR159的靶基因為MYB33和MYB101，它們是干旱脅迫下ABA合成的重要參與者。另有學者對ABA超敏突變體進行分析，發(fā)現涉及miRNAs合成的幾個基因包括DCL1、HASTY、HEN1、HYL1和SE，其中DCL1和HEN1突變體在發(fā)芽過程中對ABA敏感，而SE和HASTY突變體則對高滲透和鹽脅迫敏感[38]。miR156參與調控ABA和花青素的合成，進而增加花青素合成相關基因的表達水平，提高花青素含量和植物的抗旱性[39]。研究表明，擬南芥等雙子葉植物在干旱脅迫下一些miRNAs(miR160、miR164、miR165和 miR166)參與調節(jié)生長素信號途徑，促進植株側根生長[40]。

3.2 miRNAs與轉錄因子

3.2.1miRNAs與MYB轉錄因子MYB是植物中最大的轉錄因子(transcription factor，TF)家族之一，在植物生長和發(fā)育過程中起著多方面的作用[37]。miR159的靶基因主要為MYB轉錄因子家族。Xue等[41]研究表明，干旱脅迫下擬南芥miR159的靶基因是MYB轉錄因子家族中的MYB33、MYB65和MYB101。miR159的表達下調可促進其靶基因的表達上調，靶基因的表達會促進擬南芥根部分生組織的細胞分裂，增強初級根的生長，加速細胞周期。另有研究發(fā)現，番茄miR159的靶基因是MYB轉錄因子(SlMYB33)，該基因與脯氨酸和腐胺的積累有關，從而促進了植株對干旱脅迫的耐受性[42]。

3.2.2miRNAs與NAC轉錄因子NAC轉錄因子家族基因受microRNAs的調控，miRNA164可提高水稻抗旱性，其靶基因為NAC類轉錄因子[43]。水稻miR164b的靶基因為OsNAC2，OsNAC2基因的表達可提高水稻植株的抗旱性和耐鹽性[43]。Shuai等[44]研究發(fā)現，干旱脅迫下毛果楊miR160和miR164的表達下調，其靶基因ARF和NAC類轉錄因子家族基因表達量增加；此外，毛果楊miR408、miR1444和miR394在干旱脅迫下的表達下調，其靶基因主要是脫水反應蛋白。Qiu等[45]研究發(fā)現，干旱脅迫下小麥miR160、miR164和miR398的表達下調，其靶基因為生長素反應因子(ARF22)、NAC類轉錄因子和Cu/Zn SOD的表達水平提高。

3.2.3miRNAs與SPL轉錄因子SPL(squamosa promoter-binding protein like)轉錄因子家族是植物特有的，主要通過結合下游基因啟動子區(qū)的順式作用元件GTAC基序，參與調控下游基因的表達。SPLs轉錄因子在植物生長發(fā)育和信號傳導等方面有著重要作用。miR156s在植物中具有高度保守性，通過識別其轉錄本發(fā)現，miR156s可將SPL基因的一個子集作為目標，其中在17個擬南芥SPL中，有11個是miR156s的靶基因，在水稻中發(fā)現有11個OsSPL基因是水稻miR156的靶基因[46]。因此，miR156的靶基因主要為SPL轉錄因子家族。Zheng等[47]研究表明，干旱條件下，擬南芥miR156的靶基因包括3種SPL基因(SPL3、SPL9和SPL10)，這些基因與促進側根生長相關。另有研究發(fā)現，miR156的靶基因為SPL轉錄因子，且miR156在調節(jié)苜蓿植物發(fā)育中起著重要作用[48]。Feyissa等[49]研究發(fā)現，苜蓿miR156可調節(jié)至少7個SPL基因(SPL2、SPL3、SPL4、SPL6、SPL9、SPL12和SPL13)。此外miR156的靶基因還包括bHLH、HD-ZIP、TCP、C2H2和WRKY等轉錄因子家族。

3.2.4miRNAs與其他轉錄因子NF-Y轉錄因子家族參與植物生長和發(fā)育。Li等[30]研究表明，干旱脅迫下miR169的靶基因為NF-Y轉錄因子。生長調控因子(GRFs)是一類植物特有的轉錄因子家族，其中包含2個保守域QLQ和WRC，GRFs信號通路介導植物種子發(fā)育、根系生長和花的發(fā)育等重要生命過程[50]。研究表明，干旱脅迫下，水稻miR396d的靶基因是水稻生長調節(jié)因子相關基因(OsGRF)，mR396d的表達下調導致靶基因的表達上調，進而有效緩解干旱對花器官發(fā)育造成的損傷[51]。HD-Zip轉錄因子屬于Homeobox蛋白家族，由高度保守的HD(Homeodomain)結構域和Leu zipper(Zip)元件組成，前者可與DNA特異結合，后者可介導蛋白二聚體的合成[52]。HD-Zip轉錄因子家族包括4個亞家族(HD-Zip Ⅰ-Ⅳ)。Zhang等[52]研究表明，miR166的靶基因是HD-ZIPⅢ轉錄因子，通過調節(jié)靶基因HD-ZIP可促進水稻根部、分生組織和葉片的細胞發(fā)育。

3.3 miRNAs與植物抗氧化系統

抗氧化酶可清除活性氧(reactive oxygen species，ROS)，增強植物對干旱脅迫的耐受性。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是一種重要的ROS清除酶，在非生物脅迫中發(fā)揮重要作用，植物中的SOD根據金屬配體的不同可分為3種類型，分別是鐵SOD(Fe-SOD)、錳SOD(Mn-SOD)和銅鋅SOD(CuZnSOD)[53]。過氧化物酶(peroxidase，POD)是以過氧化氫為電子受體催化底物氧化的酶，參與多種生理代謝，具有消除過氧化氫和酚類、胺類、醛類、苯類毒性的雙重作用[54]。過氧化氫酶(catalase，CAT)與SOD和POD略有不同，非生物脅迫會破壞CAT的活性[55]。

已有研究證實miRNAs在干旱脅迫的響應主要涉及激素信號、脂質和碳水化合物代謝以及抗氧化防御等方面，其中miR528的靶基因可編碼SOD和抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase，APX)等過氧化氫清除網絡的關鍵酶，可緩解ROS對植株造成的損傷[53]。干旱脅迫下在水稻耐旱品種中miRNAs(如miR159f、miR397a、miR398b、miR408-3p、miR528-5p、miR1871和miR2878-5p)的表達上調，在干旱敏感型品種中表達下調，其靶基因為植物色素和Cu/Zn SOD等，可增強ROS的清除水平并促進氣孔閉合[54]。miR408的靶基因為銅調控相關基因，且miR408的表達上調可增強陸地植物的抗旱性，使用qRT-PCR檢測發(fā)現miR408可調控7個與干旱響應相關的基因(如DREB轉錄因子等)的表達[55]。干旱脅迫下紅花miR398在根和葉中的表達下調，其靶基因是可清除ROS的CSD1[56]。Wei等[57]研究發(fā)現，干旱脅迫下miR168和miR528的表達下調，導致它們的靶基因絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和POD活性提高，進而增強植株的抗旱性。

4 miRNAs介導干旱脅迫的響應機制

miRNAs在植物干旱脅迫調節(jié)網絡中發(fā)揮重要作用(圖2)[34]。目前已報道了多種響應干旱脅迫的植物miRNAs，其響應機制的研究也在逐步開展，miRNAs介導干旱脅迫的響應機制研究主要在植物激素信號的調控方面。

圖2 干旱脅迫響應調節(jié)網絡[34]Fig.2 Regulating network involved in response to drought stress[34]

4.1 脫落酸信號與miRNAs調控

ABA在植物生長發(fā)育過程中起重要作用，如種子成熟、種子萌發(fā)、幼苗生長和氣孔運動等，ABA被認為是在干旱和其他非生物脅迫下對脅迫感知和響應路徑中的重要信號。干旱脅迫會抑制植物側根生長，同時將營養(yǎng)物質向主根運輸，以便更有效地從土壤深處吸收水分。Nambara等[58]研究表明，ABA可作為植物中的特定脅迫信號，因此在干旱脅迫下根的脫水過程中會形成ABA。研究發(fā)現，ABA信號使miR393的表達上調。另有研究表明，擬南芥中的ABA 超敏感突變可增加miR393的表達水平，減少側根生長，因此miR393可作為干旱脅迫下的根系調節(jié)劑。此外，已知miR393的靶基因還包括生長素受體TIR1和AFB[59]。大多數響應ABA信號的基因啟動子中均具有保守的順式作用元件和ABA響應元件(ABREs)。研究表明，擬南芥中miR167在干旱脅迫下表達上調，且在相應基因的啟動子中具有ABREs的響應元件[60]。綜上所述，miR393和miR167可用于研究干旱脅迫響應機制。ABA在植物種子中也發(fā)揮著重要作用，可促進休眠。Reyes等[37]研究表明，外源ABA或干旱處理會影響擬南芥中miR159的表達水平，miR159介導MYB轉錄因子的裂解，這些轉錄因子是植物中ABA反應的正向調節(jié)劑，因此miR159的過表達會抑制轉基因植物中MYB33和MYB101基因的表達，并降低植物對ABA的敏感度。Lian等[61]研究表明，miR159的靶mRNA可調節(jié)ABA的含量，誘導干旱脅迫下的種子休眠。此外，與干旱和ABA調節(jié)相關的miRNAs包括miR168、miR169、miR319、miR396、miR397、miR2118、miR393和miR167等。其中miR168和miR396的啟動子區(qū)域中包含ABRE的順式作用元件，且干旱脅迫下促進其表達。因此，推測啟動子中存在ABRE的miRNAs基因會影響植物的抗旱性[62]。以上結果揭示了miRNAs在ABA調控與植物抗旱性之間扮演著十分重要的角色。

4.2 乙烯信號與miRNAs調控

乙烯是一種結構簡單的小分子化合物，參與植物的生長發(fā)育過程，且與植物抵御干旱脅迫的響應機制密切相關。通常情況下，干旱脅迫誘導高等植物體內乙烯含量增加。有研究表明，葉片衰老是抗旱的響應機制之一，因為葉片衰老可減少樹冠的大小和蒸騰作用，使水分和養(yǎng)分流向生殖器官，miRNAs可能參與植物葉片衰老的調控過程[27]。Kim等[63]研究發(fā)現，擬南芥中乙烯信號蛋白EIN2(ethylene insensitive 2)會下調干旱脅迫下衰老葉片中miR164的表達，這使NAC1、ORE1和At5g61430等基因的表達水平上調，因此miR164可作擬南芥葉片衰老的調節(jié)劑。進一步研究發(fā)現，miR164的過表達或抑制會影響其靶基因ORE1的表達，延長擬南芥葉片壽命。

當植物受到干旱脅迫刺激時，會促進超氧化物陰離子和過氧化氫等ROS物質的生成，而ROS可作為信號分子刺激乙烯合成酶的活性提高，進而促進乙烯合成，增強植株的抗旱性[64]。研究表明，當乙烯信號缺失時，乙烯受體活化激酶CRT1可調控下游的乙烯反應途徑，番茄CTR家族有SlCTR1、2、3和4四個成員，干旱脅迫下miR1917可調控其靶基因乙烯信號負調控因子SlCTR4的可變剪切體SlCTR4sv1和SlCTR4sv2基因的表達，參與乙烯信號的轉導調控[65]。研究發(fā)現，干旱脅迫下HD-Zip轉錄因子編碼的Hahb-4基因表達上調，且Hahb-4基因在乙烯介導的葉片衰老過程中表達上調，該基因的過表達會增強植物對干旱脅迫的耐受性[66]。以上結果表明，乙烯信號參與調控miR164和miR1917的表達，進而調節(jié)植物對干旱脅迫的抗性。

5 展望

多變的氣候條件和環(huán)境非生物脅迫是農業(yè)生產所關注的重點問題，干旱是限制全球農作物生產和產量的重要非生物脅迫之一。miRNAs參與調控植物對干旱脅迫的響應，但是其過程非常復雜。因此，對干旱脅迫下不同植物物種miRNAs的表達譜進行研究是至關重要的，通過表達譜分析可探究植物在抵御干旱脅迫過程中miRNAs的保守性和物種特異性。然而植物的抗旱機制是十分復雜的過程，每個內源性miRNAs可調控多個基因，不同的基因又有著不同的功能，且某些基因可由多個miRNAs調控，這正是現階段miRNAs參與干旱脅迫的作用機制及其靶基因的調控網絡尚未十分清楚的主要原因。因此，盡管目前已從多種植物中鑒定出許多miRNAs，且其中部分miRNAs已被證明受干旱調控，但這些miRNAs的靶基因及其具體調控機制仍是未知的，需進一步研究。只有了解miRNAs如何響應干旱脅迫才能知道m(xù)iRNAs對干旱脅迫的響應機制，所以，未來的主要研究方向將是在挖掘響應干旱脅迫miRNAs的靶基因，探究miRNAs調控基因中的順式調控元件的特征以確定相關轉錄因子，探索干旱脅迫調控miRNAs的機制以及靶基因的功能與植物干旱脅迫應答網絡關鍵因子間的相互作用，構建植物抗旱microRNAs資源庫等。這將有助于鑒定miRNAs的抗旱能力以及進一步探究植物在干旱脅迫下基因表達調控作用機制，為通過分子育種和改良培育新型抗旱植物品種提供參考。