永利集团2011届研究生毕业学位论文预答辩公告第5号

　　 　　 论文题目：大麦microRNA的克隆和鉴定
研究生姓名：吕树作
专业名称：作物遗传育种
研究生类别：博士
指导教师：宋卫宁教授
主席：黄丽丽 教授
委员：王乔春 教授
吉万全 教授
奚亚军 教授
胡银岗 教授
秘书：杜向红 高级实验师
答辩时间：2011年6月2 日20：00
答辩地点：科研楼2213会议室
论文摘要：
大麦是全世界排名第五的粮食作物，在全球各种温度条件下被广泛种植，其产品可被用于动物饲料、麦芽酿造，人类直接食用。此外，由于大麦积累了丰富的遗传信息，被认为是模式物种，最重要的是，大麦还成为小麦遗传育种研究的参考和重要的基因来源。microRNA（miRNAs）是一类在转录后水平调控各种生物代谢过程的内源性RNA。参与生物中生长发育、代谢活动，并参与植物对外界环境压力胁迫的应答和病害防御。在过去数年间，许多主要农作物的miRNA都被鉴定出来。然而，大麦的miRNA的信息却非常有限。在本研究中，我们选用栽培大麦品种Clipper，分离其不同发育阶段根、茎、叶、穗等组织的RNA，构建RNA池，采用第二代测序技术，即Solexa测序技术获得大麦的sRNA的序列数据，通过生物信息学分析系统的鉴定大麦保守的miRNA以及特特异的miRNA，并对结果进行验证。取得主要结果如下：(1) 通过测序得到10,495,264个高质量的sRNA读数，其中大于18nt共有4,045,224个sRNA，共9,540,562个读数，经过比对基因组，其中核糖体RNA（rRNA）占到sRNA总数的10.55%；重复系列（repeat）占sRNA总数的0.95%；小核RNA(small nuclear RNA，snRNA)占到总sRNA的0.16%；核仁小RNA （small Nucleolus RNA，snoRNA）占总数的0.07%，转运RNA（transfer ribonucleic acid，tRNA）占12.10%，未注释（unannatation）的sRNA 3,916,433条序列7,267,068读数，占到总数的76.17%；（2）对未注释的sRNA，比对miRBase16.0中3630条植物miRNA，其中比对上164个miRNA，隶属于62家族family，这些结果包含了至今鉴定出的大麦miRNA的89.36%，其中12个miRNA家族是我们首次发现；（3）对所有的大麦基因组序列和非编码表达序列标签（non coding EST）等的二级结构进行比对分析，依据Dicer酶切位点和最小自由能等参数 错配数目等标准，鉴定出148个大麦的miRNA这些miRNA可分为58家族；（4）茎环qRT-PCR技术被用来验证克隆和生物信息分析结果，无论保守的还是大麦特异的miRNA都被有不同水平的表达；（5）使用psRNATarget工具对鉴定出的miRNA的靶基因位点进行预测，获得29个miRNA的靶基因包括GAMyb，核转录等转录因子等。总之，本研究工作第一次系统的分析了大麦小RNA，揭示出了所有的312个miRNAs，这些结果显著增加了大麦的miRNA数量。还将有助于揭示miRNA在大麦基因表达调控的机制，为大麦包括小麦的遗传改良提供理论依据。