我国是草莓生产大国,栽培面积和年总产量均居世界前列。其结果早、产量高,适宜于大棚栽种,因此具有很高的经济价值。但草莓果实属于浆果,不耐贮运,而且采后后熟和衰老很快,极易变质腐烂,货架期极短,严重制约了其经济效益的更大提高。本项目拟以草莓果实为材料,构建一个覆盖其衰老过程的miRNA文库,对克隆miRNA进行测序,设计探针并合成miRNA芯片和miRNA DNA甲基化芯片,利用miRNA芯片和miRNA DNA甲基化芯片筛选采后草莓果实衰老过程中具有调控作用的miRNA,通过过量表达和RNAi研究其在草莓果实衰老过程中的调控机制,并利用miRNA靶基因预测程序miRU (http://bioinfo3.noble.org/miRNA/miRU.htm)预测与果实衰老相关的miRNA靶基因,与过表达和抑制表达miRNA转基因草莓果实蛋白谱变化比较,分析草莓果实采后衰老的表观遗传调控机制。
miRNA;senescence;non-climacteric fruit;high-throughput sequencing;degradome
由于非呼吸跃变型果实呼吸跃变高峰不存在,也没有植物激素大量出现促进成熟,果实必须在植物上完全成熟或接近完全成熟才可以采摘,以获得最佳的食用品质。但是果实采摘后会迅速衰老,变质腐烂,造成巨大的损失,严重制约其经济效益的更大提高。MicroRNAs (miRNA)是一类内源性非编码小RNA分子,几乎存在于所有的真核生物,负调控转录后基因表达。他们参与许多重要的生物过程,如生长发育,激素和应激刺激等。为了解析miRNA调节非跃变型果实草莓采后衰老的复杂机制,我们构建了4个小RNA库和1个降解组库,经过测序,我们分离到共88个已知miRNA和1224个新miRNA,并获得了103个被19个已知miRNA和55个新miRNA 调控的靶基因。这些靶基因参与了生物生长,代谢,防御反应,信号转导和转录调控等。其中,14个靶基因,包括NAC转录因子,生长素响应因子(ARF)和MYB转录因子等,被6个已知miRNA和6的新miRNA调控,可能参与了调控果实衰老。分析发现,在20℃贮藏条件下,与0 小时对照贮藏的草莓果实miRNA相比,24小时后有94个miRNA上调,64个miRNA下调。在低4℃低温贮藏下,与0小时对照贮藏的草莓果实miRNA相比,24小时后有108个miRNA上调,113个miRNA下调,48小时后有139个miRNA的表达上调,114个miRNA下调。为了进一步研究miRNA调控非呼吸跃变型草莓果实衰老机制,我们利用过表达或沉默技术研究了两个草莓果实miRNA,pc-5p-229923和miR164,目前已经获得了转基因苗,后续研究还在持续中。本研究为了解草莓果实采后衰老提供了重要基础,并对miRNA介导的非跃变型果实衰老研究奠定了重要基础。