microRNA在植物逆境胁迫应答中的作用_张玲瑞
miRNA在调节植物抗逆等生理功能中的作用
ｍｉ ＮＡ 在 调 节 植 物 抗 逆 等 生 理 功 能 中 的 作 用 Ｒ
刘 萌 ， 晓 阳 周
（ 京林 业 大 学 生命 科 学 与 技 术 学 院 ， 京 １ ０ ８ ） 北 北 ０ ０ ３
摘 要 ： 物 ｍｉ ｏ ＮＡ（ Ｒ 植 ｃ Ｒ ｒ ｍｉ ＮＡ） 一 类 约 ２ ～２ 是 １ ４个核 苷 酸 组 成 的 小 分子 ＲＮ Ａ。在 细 胞核 中将 非编 码 的 茎 环 结构 的 单 链
Ａ ｂ ｔａ ｔ Ｐｌｎｔｍ ｉｒ ｓｒ ｃ ： ａ ｃｏＲＮ Ａｓ（ ＲＮＡ ｓ ｍｉ ）， ａｃ ｎｓ ｒ ｅ ｌ Ｓ ｍ ａｌＲＮ Ａｓ ａ ｐｒ ｉ ｏ ｅ ｖ ｄ Ｃａ Ｓ ｏｆｓ ｌ ｐ ｏｘ ｍａｔｌ ～ ２ ｎ ｃ ｅ ｔｄｅ （ ｔ ｉ ｅ ｅ ｙ ２１ ４ ｕ ｌ ｏ ｉ ｓ ｎ ） ｎ ｌｎｇｔ ｈ，
年 Ｌｅ ｅ 等在线虫 （ ａｎ ｒ ａ ｄｔ ｌｇ ｎ ） Ｃ ｅ ｏｈ ｂ ｉ ｓ ｅ ａ ｓ 中克隆 到 ｉｅ
山东 林业 科 技
２１ ０ １年第 ２期
总 １ ３期 ９
Ｓ ＨＡＮＤＯＮＧ Ｆ ＯＲＥＳ ＴＲＹ ＣＩ ＮＣ Ｓ Ｅ Ｅ ＡＮＤ ＣＨＮＯＩ ＴＥ ＯＧＹ
２ １ ． ． ０ １ Ｎｏ ２
文 章 编 号 ： ０ ２— ２７ ４（ ０１ ） ２— ０１ ２— ０ １０ ２ ２ １０ ０ ４
ｍｉ ＲＮＡ是一 类小 分 子单 链 的 Ｒ ＮＡ， 真核 生 在 物 中作 为一个基 因 表达 的负 调控 因子 ， 他们 涉 及到 控 制 不同的细胞 进程包 括生 长发育 和对生 物和非生
物胁迫 的应答 等 。至 今 ， 多 于 ８ 有 Ｏ个 植 物 的 ｍｉ — Ｒ Ｎ 家 族 被 识 别 。 ＭＩ ＮＡ 基 因 编 码 植 物 ｍｉ － Ａ Ｒ Ｒ
植物响应逆境胁迫的分子生物学机制与遗传调控
植物响应逆境胁迫的分子生物学机制与遗传调控植物是地球上最广泛分布、数量最多的生物群体之一，而植物需要面对的挑战也非常丰富，包括干旱、高温、低温、盐碱、污染等各种逆境。
为了应对这些压力，植物需要快速做出相应的生理和生化调整。
同时，与其它生物一样，植物中也存在着各种分子生物学机制和遗传调控。
逆境胁迫的响应机制植物作为固定生物，在逆境胁迫下需要快速响应以保持生存。
植物对生存压力的应对主要取决于两种反应机制，一种是速率较快的瞬时反应，另一种是速率较慢但持续时间较长的适应反应。
瞬时反应是生理机制的第一道防线。
这种反应会极大地影响植物的代谢和生长，并导致众多分子等变化，如细胞膜成分的变化、ROS的产生等。
适应反应则与基因表达和代谢指标的变化密切相关。
这种反应由许多逆境应答基因（STAs）的表达调控，该基因突变会导致植物对细胞环境的适应能力下降。
植物的适应反应也可以表现为植物体内的激素库受到调节。
例如，乙烯通常会在逆境应激下积累，进而引起一些抗逆性状的提升。
植物的适应反应还涉及到细胞的“补救机制”, 该机制通过调整细胞代谢通路以及活化某些受体相关基因等途径来调整代谢微观结构和生理状态，从而减轻逆境带来的伤害。
植物的适应反应还涉及到植物的表观遗传调控。
表观遗传学是研究非DNA编码因素如何影响基因表达和遗传稳定性的学科。
通过使用近年来发展的高通量测序技术，研究者们已经确定出表观遗传修饰在逆境应答过程中发挥着关键性的作用。
逆境胁迫与信号传递植物与环境之间的相互作用主要通过一些化学分子物质、受体蛋白、内部通讯系统、转化酶及信号拮抗器等各种信号物质维持。
逆境胁迫会直接或者间接地触发这些成分，从而诱导后续的适应性反应机制，最终达到生存调节。
许多逆境受体（如寒冷、干旱和盐度受体、热激反应受体等）在植物中得到广泛研究。
这些逆境受体可以响应一系列各种刺激如光、重力、化学分子、转录因子等等。
一旦逆境受体与受体激活后，其激活信号被传递到细胞核或者其他细胞结构，启动相应的转录因子，进而发生全球基因表达的变化，最终影响植物的整体生长、缺氧和调节功能。
植物中microRNA的合成及在发育和抗逆中的作用
植物中microRNA的合成及在发育和抗逆中的作用
王波;冯晓黎;张富春
【期刊名称】《植物生理学通讯》
【年(卷),期】2006(42)3
【摘要】介绍了植物microRNA(miRNA)的结构、合成、作用机制及其在植物生长发育和逆境胁迫中作用的研究进展。
【总页数】8页(P581-588)
【关键词】miRNA;植物发育;逆境胁迫
【作者】王波;冯晓黎;张富春
【作者单位】新疆大学生命科学与技术学院分子生物学重点实验室,新疆生物资源基因工程重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】Q945.12;Q522
【相关文献】
1.植物microRNA及其在植物生长发育中作用的研究进展 [J], 张停停;刘长洲;赵娟;李小平
2.植物microRNAs在植物发育和非生物胁迫响应中的作用 [J], 鲁晓燕;岳英;樊新民;马兵钢;赵宝龙;张虎平
3.一氧化氮在植物生长发育和抗逆过程中的作用研究进展 [J], 张艳艳;章文华;薛丽;傅向荣
4.microRNA在植物生长发育中的作用 [J], 刘海丽;丁艳菲;潘家荣;江琼;王光钺;朱
诚
5.microRNA及其在植物生长发育中的作用 [J], 章文蔚;罗玉萍;李思光
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miRNAs在园艺植物非生物胁迫响应中的作用
miRNAs在园艺植物非生物胁迫响应中的作用作者：王明谢洁熊兴耀王万兴胡新喜秦玉芝来源：《现代园艺·园林版》2017年第09期摘要：MicroRNAs（miRNAs）是一类内源的长度约为22个核苷酸的非编码小分子RNA，其通过对靶基因mRNA进行切割或翻译抑制调节mRNA的表达，在植物生长发育和环境胁迫响应中起到重要的作用。
本文综述了园艺植物miRNA参与非生物胁迫（营养缺乏、盐渍、干旱及低温胁迫等）响应的作用。
关键词：植物；miRNA；非生物胁迫；响应；反应机制1miRNA在园艺植物生长发育中的功能miRNA表达是植物正常生长发育所必需的。
miRNA通过与靶基因互作参与植物整个生长发育进程调控。
miRNA参与植物根、茎、叶、花等生长发育调控的反应机制，调控功能范围广泛，在植物器官分化、形态建成、极性发育、激素信号转导、胁迫响应、抗逆性等方面发挥重要的作用。
研究发现，miR159负调控植物MYB家族的MYB33和MYB65的表达，参与花粉囊的形态构成。
phv突变体烟草的miR165的功能抑制后，叶和茎维管系统生长发生异常。
Liu等研究拟南芥突变体时发现，miR172，miR319，miRl59和miR394的表达受细胞分裂素和乙烯调节。
Liu等通过Northern杂交发现，miR-NA396在拟南芥叶子中显著表达时，叶子中的保卫细胞数目减少导致气孔密度降低。
miRl60d与miR396f分别在芦笋雌、雄花中上调表达并负调控生长素响应因子ARFs与生长调节因子GRFs，暗示这2个miRNA很可能与调控决定与雌、雄花分化有关。
2园艺植物miRNA参与生物胁迫应答miRNA在园艺植物生物胁迫响应过程中发挥重要作用。
研究表明，miRNA参与甘蔗黑穗病菌、黄瓜花叶病毒、马铃薯对黄萎病、马铃薯对晚疫病菌、茄子对黄萎病、苹果对轮纹病、葡萄对白粉病等病害的防御应答。
另外，同一园艺植物miRNA对病菌虫害作出的应答也不同，番茄miRNA对灰霉病菌、烟粉虱、黄化曲叶病毒、疫霉的不同应答证实了这一点。
植物MicroRNA研究进展及其在植物与病原菌互作中的作用
１ 植 物 Ｍ ｉ ｏ ＮＡ 的 生 物 合 成 及 分 子 进 化 ｃ Ｒ ｒ
ｍ Ｒ Ａ基 因首 先在 Ｒ Ａ 聚合 酶 Ⅱ的 作 用下 转 ｉＮ Ｎ 录 得 到 ｍｉＮ 前 体 （ ｒ ｍｉＮ ， 由 Ｈ Ｓ Ｙ Ｒ Ａ ｐｉ Ｒ Ａ） — ＡＴ （ Ｔ） 蛋 白 负 责 转 运 至 核 外 ，再 经 类 Ｄ ｃｒ的 ＨＳ ｉ ｅ
Ｄ Ｌ （ ｉ ｒ ｉｅ ｒｔｉ Ｃ Ｄ ｃ —ｋ ｐｏ ｎ） 酶 加 工 剪 切 为 成 熟 ｅｌ ｅ ｍｉＮ Ｒ Ａ分子 。成熟 的 ｍｉ Ｎ Ｒ Ａ来 源 于 发 夹 结 构 的任
相 关 。 １９ ９ ３年 Ｌ ｅ等 在 线 虫 体 内 首 次 发 现 ｅ
中的重要 作用 ，为抗 病 性 机 制 ห้องสมุดไป่ตู้ 究 提供 理 论 基 础 ，
从 而 为 抗 病 性 育 种 研 究 提 供 一 定 的 研 究 线 索 与
基础。
ｍ Ｒ Ａ，随后 多个 研究 小组 在人 类 、果蝇 、植 物 等 ｉＮ 多种 生物 物 种 中鉴 别 出数 百 个 ｍ Ｒ Ａ ，２ ０ ｉＮ ０ ２年 在拟 南 芥 （ ｒｂ ｏｓ ｈ ｌ ｎ ） 上 鉴 定 了 第 １个 Ａ ａ ｉ ｐｉ ｔａｉ ａ ｄ ｓ ａ
抗 病性机制研究提供理论基础 。
关 键 词 ： 物 ； ｉｒＲ Ａ； 原 菌 ； 作 ； 病 性 育 种 植 Ｍ ｃｏ Ｎ 病 互 抗
中 图 分 类 号 ： ３ Ｓ４ ２ 文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章编 号 ：５ ８９ １ （ ０ １ ０ —０ ２０ ０ ２ — ７ ２ １ ） ５ １ ９ —３ ０
植物的逆境胁迫与生态适应
繁殖方式多样
水生植物可通过有性繁殖和无性繁 殖两种方式进行繁殖，以适应不同 的水体环境和季节变化。
高山植物生态适应特征
01
抗寒性适应
高山植物通过增加细胞壁厚度 、降低细胞含水量、合成抗冻 蛋白等方式提高抗寒能力，以
生物胁迫主要指由其他生物引起的胁迫，如病虫害、杂草竞争等；非 生物胁迫则是由非生物因素引起的胁迫，如干旱、洪涝、盐碱、高温 、低温等。
植物遭受逆境胁迫原因
03
自然环境的变化
人为活动的影响
植物自身的遗传特性
自然环境中的温度、水分、光照、土壤等 因素的变化都可能对植物产生逆境胁迫。
人类活动如过度开垦、排放污染物等也可 能对植物造成逆境胁迫。
水分胁迫下植物生理响应
气孔调节
植物通过调节气孔开度来控制水分散 失，以维持体内水分平衡。
抗氧化防御
水分胁迫下，植物体内会产生大量活 性氧，抗氧化防御系统可清除这些有 害物质，保护细胞免受氧化损伤。
渗透调节
植物通过合成和积累渗透调节物质， 如脯氨酸、甜菜碱等，来降低细胞渗 透势，提高吸水能力。
温度胁迫下植物生理响应
逆境胁迫相关基因表达调控
01
转录因子调控
转录因子是调控基因表达的关键因子，逆境胁迫下，植物通过激活或抑
制特定转录因子，调控下游基因的表达。
02 03
表观遗传调控
表观遗传调控是指在不改变DNA序列的情况下，通过DNA甲基化、组 蛋白修饰等方式调控基因表达，植物在逆境胁迫下也会发生表观遗传调 控。
microRNA调控
03
植物抗逆性生理基础
植物逆境胁迫响应的分子机制
植物逆境胁迫响应的分子机制植物作为静止生物体，在生存环境受到逆境胁迫时，需要通过一系列分子机制和适应性响应来应对并适应环境变化。
植物在逆境胁迫下的适应性响应机制主要包括信号传导途径、基因调控网络和相关代谢改变。
本文将重点探讨植物逆境胁迫响应的分子机制。
一、信号传导途径植物对逆境胁迫的响应需要通过外界信号的感知和传导来完成。
这些信号可以是生理信号（如温度、光强等）或化学信号（如激素、抗氧化物质等）。
植物通过调节细胞膜与质膜上的受体或通过细胞信号转导途径来感知并传导这些信号。
比如，植物中普遍存在的脱落酸（ABA）是逆境胁迫信号中的重要分子，其通过钙信号途径、MAPK 信号途径等调控植物应激响应。
二、基因调控网络逆境胁迫下，植物会启动一系列特定的基因以进行适应性调节。
这些基因调控网络涉及逆境诱导因子（如DREB/CBF、MYB、MYC等）的激活和基因表达谱的改变。
这些逆境诱导因子通过结合DNA顺式元件和其他转录因子，调控下游目标基因的表达。
例如，植物中的DREB/CBF家族在低温、高温和干旱等逆境条件下起重要作用，通过调控响应性基因的表达来保护细胞膜的完整性等。
三、相关代谢改变逆境胁迫条件下，植物会启动特定的代谢途径以满足自身的生存需求。
比如，干旱胁迫下，植物会逐渐调整碳代谢途径，提高光合作用的效率，并调控光合产物的分配。
此外，植物还会调控固氮酶等相关酶的活性，促进氮素的吸收和运输来应对氮限制等逆境条件。
综上所述，植物逆境胁迫响应的分子机制主要涉及信号传导途径、基因调控网络和相关代谢途径的调节。
这些分子机制的调控能够使植物适应环境，并尽可能地维持其生存能力。
未来的研究将进一步深入探究分子机制的作用和相互关系，从而为植物的抗逆性和农作物的生长发育提供理论指导和技术支持。
参考文献：1. Ding, Y., Fromm, M., & Avramova, Z. (2012). Multiple exposures to drought 'train' transcriptional responses in Arabidopsis. Nature Communications, 3, 740.2. Huang, G.T., Ma, S.L., Bai, L.P., et al. (2012). Signal transduction during cold, salt, and drought stresses in plants. Molecular Biology Reports, 39(2), 969–987.3. Mittler, R., Finka, A., & Goloubinoff, P. (2012). How do plants feel the heat? Trends in Biochemical Sciences, 37(3), 118–125.。
番茄microRNA调控生长发育及逆境响应的研究进展
新疆农业科学 2021,58(3) ：477 -430Xinjiang AgUcolturai SciexcasPol ： 1.6248/j.活o. 122 -4332. 6052.43.212番茄micvRNA调控生长发育及逆境响应的研究 ：李宁15,王娟2,王2,5 2,黄少勇2,古丽1,高杰2,51(2新疆农业科学隐园艺作物研究所，鸟鲁木齐830091 ；2.新疆农业大学林学与园艺学；，鸟鲁木齐739040)摘 要：【目的】回顾与总结番茄MbvRNA(midNA )调控其生长发育及逆境响应的研究现状及进展,为番茄育种的应用提供理论和科学依据。
【方法】d 阅国内外相关文献，汇总并对比分析文献数据。
【结果】mRNA 是一类广泛存在于植物体内，位于基因组非编码区长约22 ~25个核昔酸的内源性非编码小分子RNAo 其通 过定向降解靶基因mRNA 和抑制其翻译，对靶基因表达在转录后水平起调控作用。
高通量测序的出现有助于植物miRNAs 的数量呈指数增长，使得miRNAs 相关数据库种类及数据量日渐丰富。
番茄诸多生物学过程 都受到miRNA 的调控，包括植株形态、器官发育、生长发育以及响应干旱、盐、温度和生物胁迫等方面。
【结论】nRNAs 在番茄生长发育和胁迫应答等方面起重要作用，围绕miRNAs 及其靶基因对番茄的调控机制，定 向改变番茄果实品质及生长周期。
关键词MbvRNAs ；番茄;生长发育;逆境胁迫中图分类号:SS42.0 文献标识码:A 文章编号：122 -4332(2041 )23 -2474 -09/引言【研究意义】植物在生长发育和逆境响应过程中,伴随着基因表达在转 、转录后 和译后不同的机制进行调节。
近年来，在转 基得到了很好的研究，植物mbvRNAs 引起广泛关注3］。
番茄miRNAs 在 生长发育及响应逆境的研究，有助于进一步解析 番茄在不同下基因表 机制，为种提供新的基因资源，奠定更为完 理论基础。
植物MicroRNA功能的研究进展
植物MicroRNA功能的研究进展郭韬;李广林;魏强;梁永宏【摘要】MicroRNA(miRNA)是真核生物基因表达的一类负调控因子,植物miRNA主要在转录水平上通过介导靶基因的甲基化、在转录后水平介导靶mRNA 的切割或降低靶mRNA的翻译来调节基因的表达,从而调控植物器官的形态建成、生长发育、激素分泌与信号转导以及植物对逆境胁迫因素的应答能力.该文主要综述了近年来植物miRNA在植物生长发育、激素调节与信号转导以及逆境胁迫应答中的重要作用,并针对miRNA的网络调控特征提出了今后miRNA功能研究的方向.%MicroRNA(miRNA) are a class of negative regulators for gene expression in eukaryotes. Plant miRNA mainly regulate the plant gene expression at the transcriptional level mediated by methylation of target genes and post-transcriptional level by cutting the targeting molecules mediated by mRNAs or reducing translation of them. Thereby, they.-could regulate the plant organs morphogenesis and growth,hormone secretion and signal transduction or stress response capacity. In this review we are focused on the newly advances about the important roles of the miRNA in plant development, hormone regulation and stress response. The study goals of plants miRNA will focus on the construction of regulation network function.【期刊名称】《西北植物学报》【年(卷),期】2011(031)011【总页数】8页(P2347-2354)【关键词】植物miRNA;生长发育;激素信号转导;胁迫应答;网络调控【作者】郭韬;李广林;魏强;梁永宏【作者单位】陕西师范大学生命科学学院,西安710062;陕西师范大学生命科学学院,西安710062;陕西师范大学生命科学学院,西安710062;陕西师范大学生命科学学院,西安710062【正文语种】中文【中图分类】Q789miRNA广泛分布于植物基因组中，它是真核生物基因表达的一类负调控因子，主要在转录水平上介导基因的甲基化，或者在转录后水平上通过介导靶mRNA的切割或降低靶分子的翻译来调节植物基因的表达，从而调控植物器官的形态建成、生长发育、激素感知应答与信号转导以及植物对外界非生物或者生物胁迫因素的应答。
植物逆境胁迫响应的生理与分子机制
植物逆境胁迫响应的生理与分子机制植物作为一个生物体，生长发育过程中不可避免地会面临各种逆境胁迫，比如干旱、高温、寒冷、盐碱等等。
这些逆境胁迫会导致植物生长发育受到限制，并直接影响生物体在环境中的存活能力。
因此，植物如何在逆境胁迫中生存下来，是一个重要的研究方向。
植物在逆境胁迫过程中会出现各种形态和生理特征的变化，如抗氧化、细胞壁改变、积累非蛋白质氨基酸等等。
这背后有着复杂的生理和分子机制，本文将从这两个方面详细阐述植物逆境胁迫响应的生理与分子机制。
一、植物逆境胁迫响应的生理机制生理特征是植物对逆境胁迫做出响应的直接表现。
下面将简要介绍几种常见的逆境胁迫条件下植物的生理变化及其机制。
1、干旱逆境胁迫干旱是影响植物生长与发育的主要逆境胁迫之一，常见的生理变化有：保持水分平衡、调节蒸腾作用和积累低分子抗氧化物质等。
保持水分平衡的机制：植物中含有水分保持通道，比如树脂、植物膜等，这些组分可以防止水分蒸发，使植物保持水分平衡。
同时，植物根系的生长和细胞膜的透性也起到了调控作用。
调节蒸腾作用的机制：植物蒸腾作用是通过开放气孔释放水分来进行的，而在干旱逆境胁迫下，气孔需要被关闭以防止水分蒸发。
植物通过调控内源激素、Ca2+、蛋白激酶等分子信号传导途径，来调节气孔的开合程度。
积累低分子抗氧化物质的机制：低分子抗氧化物质包括超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、类黄酮等，在干旱逆境胁迫下，这些物质可以清除自由基并保护细胞膜及叶绿素的完整性。
同时，植物生长素也有调节抗氧化物质合成的作用。
2、高温逆境胁迫高温胁迫下植物生长受限的主要原因是叶片的受损，而常见的生理变化有：合成热休克蛋白、调节保护性生长素合成等。
热休克蛋白的合成机制：热休克蛋白是植物响应高温逆境胁迫的重要生理标志物，它可以被用于预防叶绿体膜、叶片细胞壁等组织器官受损。
此外，热休克蛋白还可以预防非蛋白质物质的异常积累影响植物的生长发育。
保护性生长素合成的机制：保护性生长素主要指第九激素类（例如JA）、脱落酸、ABA等物质，它们能够通过调控细胞膜、激酶、酶等信号通路，预防细胞壁和细胞膜受损。