Pto-miR6427对杨树响应干旱的调控机制研究

[目的]社会上对气候变化和环境问题的关注日益增加，植物在抵御干旱等自然灾害中扮演着重要角色。然而，长期生长的植物在应对干旱条件的调节机制尚不清楚，这也是当前研究领域的一个难题。MicroRNAs(miRNAs)调节靶 mRNA的丰度和时空积累，间接调控各种复杂的生物过程。然而，在多年生树木中，miRNA-靶基因模块在抗旱性调控中的作用研究较少。Pto-miR6427 是杨树特异性MIR基因，可以产生miR6427-5p和miR6427-3p.本文旨在研究miR6427-5p和靶基因在杨树响应干旱的调控作用。[方法]利用农杆菌叶盘转化法获得过表达Pto-miR6427 和抑制表达miR6427-5p转基因杨树。对转基因杨树和野生型杨树进行干旱胁迫处理，比较其对干旱的耐受性的差异。通过过表达 Pto-miR6427 杨树和野生杨树的转录组分析耐受性不同的原因。通过杨树的降解组预测并通过烟草共转化鉴定Pto-miR6427的靶基因。分析Pto-miR6427 的靶基因的亚细胞定位、表达模式和互作蛋白，获得Pto-miR6427的靶基因过表达转基因株系，对该株系和野生型杨树进行干旱处理，比较其对干旱的耐受性的差异，深入剖析 Pto-miR6427 对杨树响应干旱的调控机制。[结果]1)在干旱应激和复水后，野生型杨树中Pto-miR6427 前体和miR6427-5p的表达水平显著下调。Pto-miR6427 的过表达抑制了SnRK2.6、RbohD和MPK3等干旱响应基因的表达，影响了杨树在干旱应激期间的气孔导度和ROS清除能力，增加了杨树对干旱的敏感性。相反，抑制miR6427-5p的表达则增加了RbohD和MPK3 基因的表达，增加了ABA含量，增强了杨树对干旱的耐受性。2)CDSP32是miR6427-5p的靶标，其表达水平与杨树对干旱的耐受性呈正相关。3)CDSP32 蛋白位于叶绿体中，属于TRX家族，其表达在干旱胁迫下先下降后上升，且在叶片中表达较高。过表达CDSP32 增加了杨树对干旱的抗旱性。4)构建了基于PtrCDSP32 的蛋白互作网络，鉴定了其互作蛋白B9HBQ7_POPTR(Ptr2-Cys_Prx_B)和B9IIN3_POPTR(PtrBAS1)，该互作蛋白和拟南芥 2-Cys_Prx_B和BAS1 蛋白高度保守。GO活性和KEGG通路分析其均和氧化还原稳态有关。[结论]1)Pto-miR6427 通过miR6427-5p影响了ABA的合成，进而微调了杨树对干旱的耐受能力。2)CDSP32 的表达受干旱诱导，且mRNA被miR6427-5p靶向切割。3)CDSP32 和底物蛋白结合形成二聚体，参与保持杨树在干旱条件下的REDOX稳态，其丰度影响杨树对干旱的耐受性。