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MicroRNAs(miRNAs)是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA,其大小约为19-25个核苷酸,主要发挥基因转录后水平的调控作用。miR319家族是植物中比较保守的一个miRNA家族。已有的研究表明,它在双子叶植物中主要参与叶的发育调控。目前,尚未见到有关单子叶植物miR319的功能研究的报道。本论文以单子叶植物模式生物水稻(Oryza sativa L.)为研究对象,对其基因组中的两个miR319编码基因(Osa-MIR319a和Osa-MIR319b)的表达模式及生物学功能进行分析。在水稻中,Osa-MIR319a和Osa-MIR319b基本上都是组成性表达,但后者的表达量在整体上高于前者。在水稻中过量表达MIR319a、MIR319b的初始转录本及只包含茎环结构的前体得到的转基因植株的表型基本相同,都表现出叶片变宽、开花时间延迟等表型。基因表达量分析表明,转基因水稻中MIR319的初始转录本和成熟miR319的表达量都明显增加。组织解剖学分析表明,过量表达osa-miR319转基因植株叶片宽度增加的主要原因可能是由于叶片小脉总数增加。此外,我们还发现过量表达osa-miR319显著增强转基因水稻的抗旱性。过量表达osa-miR319导致多个靶基因(TCP家族成员)的表达量的降低。对5个可能的靶基因的表达分析表明,osa-miR319与其靶基因在表达模式上有一定程度的互补性。过量表达修饰过的OsPCF5(突变osa-miR319结合位点)导致转基因水稻植株变矮、叶片变小、其育性也受到了显著的影响。
在植物中,MYB转录因子是一类重要的调控因子,其功能几乎涉及了植物生长发育和代谢调控的各个方面。MYB蛋白是水稻最大的转录因子家族,但目前已知功能的水稻MYB转录因子还不多。本文的第二部分是对MYB基因OsMYB103(Os08g05520)的研究。OsMYB103是拟南芥AtMYB103的同源基因,编码一个典型的R2R3-MYB转录因子。OsMYB103是一个细胞核定位的蛋白。在酵母体系中,OsMYB103蛋白具有转录激活活性。OsMYB103基因在水稻茎中的表达量较高,在根、叶和成熟穗有微弱的表达。过量表达OsMYB103基因造成转基因水稻叶片发生内卷、开花延迟。过量表达OsMYB103可引起SLL1/RL9基因(其突变体叶片内卷)表达量的下调,暗示OsMYB103和SLL1/RL9基因在水稻卷0叶上可能有某种功能联系。我们还发现在过量表达OsMYB103转基因水稻中,多个纤维素合成酶基因的表达量发生了变化,暗示OsMYB103可能具有调控纤维素合成酶基因的表达的作用。