茄子与绒毛状烟草microRNAs的生物信息学分析及验证

microRNAs（miRNAs）是一类在真核生物和DNA病毒中发现的长为21-24nt、非编码、内源性的单链小分子RNA，在基因表达中通过对靶mRNA的翻译抑制或降解，发挥转录后水平的负调控作用。作为基因表达调控分子，miRNAs参与植物的根、茎、叶和花等器官的形态建成；此外，miRNAs在信号转导、应对生物和非生物胁迫中发挥着重要作用。本研究利用已知植物的miRNAs和前体的二级结构特征，在茄子EST序列和绒毛状烟草基因组中进行miRNA的同源预测，从miRNA序列特征、miRNA的家族多样性、miRNA基因簇、正义/反义miRNAs以及靶基因的功能等方面进行分析，并通过RT-PCR和5′RACE验证部分miRNAs和靶基因，为其它物种特别是茄科植物miRNAs的研究奠定基础，以期揭示烟草生长发育的调控机理，为烟草的抗性育种提供理论依据。本论文主要包括以下三个方面的内容：（1）在茄子EST序列中预测到12个家族的16条miRNAs，其中包括3个miRNA家族的正义/反义miRNAs，而miR390和miR399家族的正义/反义miRNAs属于第一次发现。利用psRNATarget软件预测到15条茄子miRNAs的70个靶基因，研究表明这些靶基因主要编码与茄子生长发育、新陈代谢以及胁迫响应等过程相关的蛋白。（2）在绒毛状烟草基因组框架图中预测到37个家族的206条miRNAs和152条miRNAs的234条靶基因，发现了3个miRNA家族（miR169、miR156/157以及miR1043）的8个基因簇，4个miRNA家族（miR169、miR172、miR396以及miR399）的12对正义/反义miRNAs。通过对靶基因的功能分析，大多数靶基因为转录因子、代谢酶类以及与信号转导和应对胁迫有关的蛋白，表明miRNAs参与绒毛状烟草的各种生理生化过程，在器官的形态建成、信号转导以及胁迫响应等过程中起着重要的调控作用。（3）利用RT-PCR技术对预测到的125条高度保守的绒毛状烟草miRNAs进行表达模式分析：只有miR3193没有得到验证，而其它miRNAs在不同组织中的表达有很大的差异，部分miRNAs的表达具有组织特异性和时间特异性。随机选取14个miRNA家族的20条靶基因进行5′RACE验证，结果只有10个miRNA家族的15条靶基因（75%）得到验证，表明靶基因的预测结果具有较高的可靠性。