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苎麻作为我国重要的纺织材料,其纤维具有吸湿散热快、透气好、不贴身、抗菌、挺括美观等优点,是麻类中品质最好、强度最大的纤维,有着“天然纤维之王”的美誉。但是当前大多数品种的苎麻纤维细度比较粗,刚度大,纺60支以上高支纱较困难,且国内苎麻品种仅停留在单个性状改良,还没有在单纤维细度和纤维产量都达到量最优的品种。要解决这些问题即必须探求苎麻纤维发育的分子机制,从根本上解决影响纤维支数的瓶颈问题。
miRNA是一类广泛存在于真核生物细胞中的一类内源性非编码RNA分子,大小约22nt左右,在植物生长发育过程中扮演着重要角色。当前miRNA调控纤维发育的研究主要集中在棉花方面,获得了一些对棉纤维发育起重要调控作用的miRNA,部分棉纤维发育相关的miRNA也已申报了多项专利。由此可知,miRNA是植物的纤维发育与分化的精细调控者。
本研究设计以苎麻茎株的纤维伸长期和胞壁加厚和端壁溶化期苎麻的韧皮纤维部分(苎麻茎皮刮青后部分)为实验材料,利用全植物miRNA为探针(芯片含探针1959个)进行微阵列实验,检测中苎一号苎麻纤维伸长期和胞壁加厚端壁溶化期两个发育时期的miRNA表达情况,筛选差异表达倍数在2左右的的7个miRNA:miR1450、miR156h、miR172b1、miR159a、miR172a、miR172b2、miR482,用半定量RT-PCR检测了苎麻纤维4个发育时期和花、叶、根、茎等组织或器官中的表达情况进行了研究,并用实时定量PCR对miR482、miR172a和miR172b2在苎麻纤维4个发育时期的表达差异做进一步验证。具体结果如下:
(1)采用CTAB法成功从苎麻纤维不同发育时期的韧皮组织以及花、叶、根和地下茎等组织或器官中提取出总RNA,并利用miRNA微阵列实验从纤维伸长期和胞壁加厚端壁溶化期筛选出差异表达的miRNA共51个,其中9个miRNA的差异倍数超过2,差异倍数最高的为6.857。这些miRNA分属于11个家族。
(2)半定量实验中,除172b2外,其余6个miRNAs在各组织中均有表达,在各组织中5个miRNA的表达量最高在纤维分生期(miR156h、miR172b1、miR159a、miR172a、miR172b2),miR1450在纤维成熟期表达量最高,而miR482则在根中表达量最高。半定量RT-PCR实验结果和微阵列实验相比,两者在纤维伸长期和胞壁加厚端壁溶化期的差异表达结果除了miR172b1和miR172b2,其余miRNAs差异表达趋势和微阵列实验均一致。除了miR1450在半定量实验中差异倍数为2.669,略高于微阵列实验差异倍数1.990之外,剩余miRNA差异倍数均小于微阵列实验差异倍数,其中差异倍数最小的为miR159a和miR172a,差异倍数仅为1.048和1.229,而在微阵列实验中差异倍数为分别为2.109和2.216。
(3)实时定量PCR中,miR482、miR172a、miR172b2在纤维伸长期的表达量是胞壁加厚端壁溶化期表达量的分别6.98、11.00、96.00倍,而在微阵列实验中差异倍数分别为1.841、2.216和3.492,差异倍数均明显变高。
(4)实时定量结果中,miR172b2在纤维分生期和纤维成熟期在50bp和100bp均有表达,有别于其他miRNAs的单一表达。
本研究对苎麻纤维发育关键时期的纤维伸长期和胞壁加厚端壁溶化期差异表达的miRNA进行筛选、验证,以找出对纤维发育起调控作用的miRNAs,为进一步研究这些基因和靶基因的功能和调控机制奠定基础,也为最终获得苎麻纤维发育机理提供了新的线索与思路。
miRNA是一类广泛存在于真核生物细胞中的一类内源性非编码RNA分子,大小约22nt左右,在植物生长发育过程中扮演着重要角色。当前miRNA调控纤维发育的研究主要集中在棉花方面,获得了一些对棉纤维发育起重要调控作用的miRNA,部分棉纤维发育相关的miRNA也已申报了多项专利。由此可知,miRNA是植物的纤维发育与分化的精细调控者。
本研究设计以苎麻茎株的纤维伸长期和胞壁加厚和端壁溶化期苎麻的韧皮纤维部分(苎麻茎皮刮青后部分)为实验材料,利用全植物miRNA为探针(芯片含探针1959个)进行微阵列实验,检测中苎一号苎麻纤维伸长期和胞壁加厚端壁溶化期两个发育时期的miRNA表达情况,筛选差异表达倍数在2左右的的7个miRNA:miR1450、miR156h、miR172b1、miR159a、miR172a、miR172b2、miR482,用半定量RT-PCR检测了苎麻纤维4个发育时期和花、叶、根、茎等组织或器官中的表达情况进行了研究,并用实时定量PCR对miR482、miR172a和miR172b2在苎麻纤维4个发育时期的表达差异做进一步验证。具体结果如下:
(1)采用CTAB法成功从苎麻纤维不同发育时期的韧皮组织以及花、叶、根和地下茎等组织或器官中提取出总RNA,并利用miRNA微阵列实验从纤维伸长期和胞壁加厚端壁溶化期筛选出差异表达的miRNA共51个,其中9个miRNA的差异倍数超过2,差异倍数最高的为6.857。这些miRNA分属于11个家族。
(2)半定量实验中,除172b2外,其余6个miRNAs在各组织中均有表达,在各组织中5个miRNA的表达量最高在纤维分生期(miR156h、miR172b1、miR159a、miR172a、miR172b2),miR1450在纤维成熟期表达量最高,而miR482则在根中表达量最高。半定量RT-PCR实验结果和微阵列实验相比,两者在纤维伸长期和胞壁加厚端壁溶化期的差异表达结果除了miR172b1和miR172b2,其余miRNAs差异表达趋势和微阵列实验均一致。除了miR1450在半定量实验中差异倍数为2.669,略高于微阵列实验差异倍数1.990之外,剩余miRNA差异倍数均小于微阵列实验差异倍数,其中差异倍数最小的为miR159a和miR172a,差异倍数仅为1.048和1.229,而在微阵列实验中差异倍数为分别为2.109和2.216。
(3)实时定量PCR中,miR482、miR172a、miR172b2在纤维伸长期的表达量是胞壁加厚端壁溶化期表达量的分别6.98、11.00、96.00倍,而在微阵列实验中差异倍数分别为1.841、2.216和3.492,差异倍数均明显变高。
(4)实时定量结果中,miR172b2在纤维分生期和纤维成熟期在50bp和100bp均有表达,有别于其他miRNAs的单一表达。
本研究对苎麻纤维发育关键时期的纤维伸长期和胞壁加厚端壁溶化期差异表达的miRNA进行筛选、验证,以找出对纤维发育起调控作用的miRNAs,为进一步研究这些基因和靶基因的功能和调控机制奠定基础,也为最终获得苎麻纤维发育机理提供了新的线索与思路。