砂梨miR159家族进化特性及在冬季休眠的表达模式分析

摘要

【目的】探究砂梨miR159家族成员进化特性及其在梨花芽休眠进程中的作用。【方法】通过检索已构建的砂梨(黄花)miRNA文库,筛选鉴定出2个miR159成熟体和2个前体序列,分别为ppy-miR159a和ppy-miR159b、ppyMIR159a和ppy-MIR159b。从黄花梨中克隆得到ppy-miR159a和ppy-miR159b。通过生物信息学分析梨miR159家族。采用实时荧光定量测定梨两个miR159家族成员及其靶基因pyrus_GLEAN_10035941(GAMYB转录因子)在梨花芽休眠进程中以及单氰胺(HC)处理梨休眠花芽的变化。【结果】植物miR159家族成熟体进化树的结果显示在进化树的大分支中,miR159家族的碱基高度重合,并且大多数miR159家族都具有相同的序列,说明了黄花梨与其他物种在进化过程中高度保守。而在进化树中出现各种小分支,说明miR159家族在进化过程由于功能分化,其成熟序列也出现相应的碱基改变。两个miR159家族成员的前体均能形成环状结构,且成熟体都在3’臂。ppy-miR159a和ppy-miR159b的最小折叠自由能(ΔG)分别为-368.81 kJ·mol^(-1)和-352.96 kJ·mol^(-1)。进化树分析发现梨miR159的亲缘关系与苹果更为接近。梨miR159调控的潜在靶基因主要是MYB家族基因,它与GA的调控有关,另外两个miR159的其他潜在靶基因并不完全相同,还包括蛋白激酶、细胞色素等功能不同的蛋白基因。在梨花芽休眠进程中,梨miR159相对表达量在整个休眠期间呈现先下降后上升再下降的双峰动态变化,靶基因pyrus_GLEAN_10035941的表达趋势与miR159相反,呈现先上升后下降再上升的变化,且miR159和靶基因的表达量均在休眠解除时期出现显著变化;而单氰胺(HC)处理梨休眠花芽的定量结果显示,随着HC破眠处理时间的增加,miR159的表达量降低,靶基因pyrus_GLEAN_10035941的表达量升高,靶基因pyrus_GLEAN_10035941变化趋势与miR159相反。【结论】两个miR159家族成员的潜在靶基因主要是MYB家族基因。梨花芽可能通过下调miR159表达,促进GAMYB表达,提高GA含量,促进花芽冬季休眠的解除。另外靶基因pyrus_GLEAN_10035941和DELLA基因的表达模式类似。