[發明專利]與植物生物量相關的miRNA及其相關生物材料與應用

有效

• 申請號: 201410157643.7
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103937832A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 郭惠珊;汪晶晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院微生物研究所
• 主分類號: C12N15/84
• 分類號: C12N15/84;C12N1/21;C12N5/10;A01H5/00;C12N15/113;C12R1/01
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;任鳳華

技術領域

本發明涉及與植物生物量相關的miRNA及其相關生物材料與應用。

背景技術

擬南芥（Arabidopsis?thaliana(L.)Heynh.），十字花科(Brassicaceae)鼠耳芥屬(Arabidopsis)擬南芥(A.thaliana),又名鼠耳芥、阿拉伯芥、阿拉伯草。擬南芥由于具有以下的特點而成為研究有花植物的遺傳、細胞、發育、分子生物學研究的模式植物：

一、擬南芥的優點是植株小、每代時間短（兩個月一個世代）、結子多、生活力強。二、擬南芥的基因組是開花植物中相對較小的。每個單倍染色體組（n=5）的總長只有7000萬個堿基對，即只有小麥染色體組長的1/80，其整個基因組已于2000年由國際擬南芥菜基因組合作聯盟聯合完成，也是第一個被順序分析的植物基因組。

三、擬南芥是自花受粉植物，基因高度純合，用理化因素處理突變率很高，容易獲得各種代謝功能的缺陷型。近十年來，植物科學家們利用擬南芥模式系統，對植物不同組織和器官的發育開展了類似的研究。通過大量擬南芥突變體的分析，科學家們對植物根、莖、葉、花、胚胎和種子的發育，對植物抗病性和抗逆性機理，以及對各種生命活動有關的激素、光和環境因子引起的信號傳導過程等進行了深入的研究，極大豐富了人類對于植物生命活動內在機理的認識。

微小RNA（microRNA，miRNA)是一類在真核生物中廣泛存在的、長度為21～24nt、具有調控作用的一類小分子RNA。大多數植物的miRNA基因位于基因間區(intergenic?region)以單順反子形式轉錄（Brown,J?W.Intronic?noncoding?RNAs?and?splicing.Trends?Plant?Sci,2008.13(7):p.335-42.）。大部分miRNA基因產物的幾個共同特征表明植物miRNA基因在RNA聚合酶II(RNA?polymerase?II)的指導下轉錄出pri-miRNA，即初級前體。緊接著初級前體在核內被RNase?III?Dicer-like1(DCL1)兩次連續加工，從而產生miRNA/miRNA*雙鏈。miRNA/miRNA*雙鏈在細胞核中被HEN蛋白甲基化后，被轉運出細胞核進入細胞質中。成熟的miRNA從miRNA/miRNA*雙鏈中分離出來，選擇性地與核酸酶復合物結合形成RNA誘導沉默復合物（RNA-induced?silencing?complex，RISC），從而發揮功能。目前已知的植物miRNA對其靶標基因的調控方式有三種:剪切、翻譯抑制和轉錄沉默。在植物中miRNA介導的靶基因剪切是其主要的作用形式，一般來講miRNA對完全互補或接近完全互補的mRNA序列進行切割。目前已經確認的miRNA的靶標基因大部分為各種調控植物生長發育的轉錄因子。miRNA除了位于調控網絡的中心，還可以將蛋白水解、代謝、離子運輸以及信號轉導途徑中的多種mRNA作為靶標（Benjamin?H,Ribo-gnome:the?big?world?of?small?RNAs.Science,2005.309(5740):p.1519-24.89.；Guo,H.S.MicroRNA?directs?mRNA?cleavage?of?the?transcription?factor?NAC1to?downregulate?auxin?signals?for?arabidopsis?lateral?root?development.Plant?Cell,2005.17(5):p.1376-86.），這顯示了此類小分子RNA具有重要的生物學意義。