地黄植株体内miRNAs与其连作障碍关系的研究进展(1)
[摘要]MicroRNAs是一类内源性小分子的非编码RNA，它通过对其靶基因的降解或抑制翻译来调控基因表达，进而调控植物的生理活动。植物在遇到逆境胁迫时，miRNAs会作用于与逆境相关的基因，启动体内的抗逆机制抵抗不利因素。地黄的连作障碍也是一种胁迫，从miRNAs水平上研究，有利于解读地黄连作障碍的分子机制。该文对地黄体内miRNAs的功能及调控机制进行了综述，并对miRNAs在地黄的研究中进行了展望。
[关键词]地黄； miRNAs； 连作障碍； 胁迫； 基因调控
[Abstract]The efficacy of Rehmannia glutinosa which as a large quantity of traditional Chinese medicine is significant. However， the land must be given up after one season of R. glutinosa cultivation or replanted after a period of 810 years because of the severe continuous cropping obstacles. MicroRNAs is a class of endogenous noncoding small RNAs， which participate in regulation of physiological activities by target mRNA cleavage or translational repression in plants. In recent years，studies on the role of miRNAs in plants have made significant progresses，especially in medicinal plants.MiRNAs from some different medicinal plant species have been identified with regulatory effects.When plants are exposed to environmental stress， miRNAs act on stressrelated genes and initiate stressresistance mechanisms in the body against adverse factors. R. glutinosa is also a kind of environmental stress. It is conducive to deciphering the molecular mechanism of continuous cropping obstacles for us by researching miRNAs. This article reviews the production of miRNAs， mechanism， research approaches and characteristics of resisting the environmental stresses in plants， the development trends and future prospect of R. glutinosa miRNAs research.
, http://www.100md.com
[Key words]Rehmannia glutinosa； microRNA； continuous cropping obstacles； stress； gene regulation
MicroRNAs(miRNAs)作為真核生物细胞内基因表达的重要调控因子，越来越备受关注[1]。miRNAs是一类内源的、长度约 21～24 nt的非编码小RNA(Small RNA)分子，它最早在线虫Caenorhabditis elegans L中被发现，之后在拟南芥、玉米、小麦、水稻等植物中，通过高通量测序、生物信息学预测、基因克隆等方法鉴定了不同类型和不同数量的miRNAs家族[2]。随着miRNAs研究的不断深入，通过对拟南芥、水稻等模式植物miRNAs 功能的研究揭示了miRNAs 在植物的生长、发育、逆境胁迫等生理过程中发挥着重要作用[3]。最近的研究表明：植物在不同的逆境胁迫下诱导特异miRNAs 的表达，并证实了某些miRNAs 在植物遭受逆境胁迫时而做出适应性调整的过程中起着重要的调控作用[4]。
, 百拇医药
地黄Rehmannia glutinosa L属玄参科多年生草本植物，以块根入药，是我国著名的“四大怀药”之一。但在地黄种植过程中，连作障碍已成为制约地黄规模化生产的重要因素之一。重茬地黄表现为植株生长不良、地下部多形成须根，块根不能正常膨大，产量和品质明显下降，甚至绝收。大量的研究正在试图解密连作障碍形成的生物学机制[56]。地黄的连作障碍其实是一种逆境胁迫现象，随着地黄连作障碍分子机制研究的深入，从miRNAs的调控机制入手，揭示连作障碍的形成过程，已取得初步进展，其结果表明：重茬地黄体内存在着特异的miRNAs响应，即miRNAs参与了地黄连作障碍的分子调控[79]。本文对前期报道的地黄体内miRNAs的发掘及其功能解析、miRNAs在地黄连作障碍形成中的调控机制等方面进行综述，为深化地黄连作障碍形成的分子机制研究提供参考。
1地黄体内miRNAs的发掘及其功能解析
11植物miRNAs的形成机制植物miRNAs 是由分布于整个基因组中独立的 MIR 基因编码产生的，MIR基因由 RNA聚合酶 Ⅱ(PolⅡ)转录产生一个或多个较长的初级转录产物(PrimiRNAs)；PrimiRNAs结构由miRNAs，miRNAs互补片段和中间间隔区组成，长度为60～300 nt，进一步形成一个特定的二级茎环的发夹结构；具发夹结构的PrimiRNAs被DCL1(Dicerlike 1)切割为前体 miRNAs(PremiRNAs)，形成双链 miRNAs(miRNAs：miRNAs)复合物；再在HYL1 (Hyponastic leaves 1)、HEN1(Hua enhancer 1)、HST(Hasty)等蛋白的协助下从细胞核转运到细胞质中，解旋后与AGO(Argonaute)蛋白作用形成一个RNA诱导沉默复合物(RNAinduced silencing complex，RISC)，产生的单链成熟miRNAs保留在RISC复合体中，并结合到与其互补的靶mRNA位点，在转录后水平上介导靶mRNA的降解或翻译抑制来实现基因表达的负向调控[1011]。, http://www.100md.com(曹晓风 杨艳会 冯法节 李明杰 古力 王丰青 陈新建 张重义)
[关键词]地黄； miRNAs； 连作障碍； 胁迫； 基因调控
[Abstract]The efficacy of Rehmannia glutinosa which as a large quantity of traditional Chinese medicine is significant. However， the land must be given up after one season of R. glutinosa cultivation or replanted after a period of 810 years because of the severe continuous cropping obstacles. MicroRNAs is a class of endogenous noncoding small RNAs， which participate in regulation of physiological activities by target mRNA cleavage or translational repression in plants. In recent years，studies on the role of miRNAs in plants have made significant progresses，especially in medicinal plants.MiRNAs from some different medicinal plant species have been identified with regulatory effects.When plants are exposed to environmental stress， miRNAs act on stressrelated genes and initiate stressresistance mechanisms in the body against adverse factors. R. glutinosa is also a kind of environmental stress. It is conducive to deciphering the molecular mechanism of continuous cropping obstacles for us by researching miRNAs. This article reviews the production of miRNAs， mechanism， research approaches and characteristics of resisting the environmental stresses in plants， the development trends and future prospect of R. glutinosa miRNAs research.
, http://www.100md.com
[Key words]Rehmannia glutinosa； microRNA； continuous cropping obstacles； stress； gene regulation
MicroRNAs(miRNAs)作為真核生物细胞内基因表达的重要调控因子，越来越备受关注[1]。miRNAs是一类内源的、长度约 21～24 nt的非编码小RNA(Small RNA)分子，它最早在线虫Caenorhabditis elegans L中被发现，之后在拟南芥、玉米、小麦、水稻等植物中，通过高通量测序、生物信息学预测、基因克隆等方法鉴定了不同类型和不同数量的miRNAs家族[2]。随着miRNAs研究的不断深入，通过对拟南芥、水稻等模式植物miRNAs 功能的研究揭示了miRNAs 在植物的生长、发育、逆境胁迫等生理过程中发挥着重要作用[3]。最近的研究表明：植物在不同的逆境胁迫下诱导特异miRNAs 的表达，并证实了某些miRNAs 在植物遭受逆境胁迫时而做出适应性调整的过程中起着重要的调控作用[4]。
, 百拇医药
地黄Rehmannia glutinosa L属玄参科多年生草本植物，以块根入药，是我国著名的“四大怀药”之一。但在地黄种植过程中，连作障碍已成为制约地黄规模化生产的重要因素之一。重茬地黄表现为植株生长不良、地下部多形成须根，块根不能正常膨大，产量和品质明显下降，甚至绝收。大量的研究正在试图解密连作障碍形成的生物学机制[56]。地黄的连作障碍其实是一种逆境胁迫现象，随着地黄连作障碍分子机制研究的深入，从miRNAs的调控机制入手，揭示连作障碍的形成过程，已取得初步进展，其结果表明：重茬地黄体内存在着特异的miRNAs响应，即miRNAs参与了地黄连作障碍的分子调控[79]。本文对前期报道的地黄体内miRNAs的发掘及其功能解析、miRNAs在地黄连作障碍形成中的调控机制等方面进行综述，为深化地黄连作障碍形成的分子机制研究提供参考。
1地黄体内miRNAs的发掘及其功能解析
11植物miRNAs的形成机制植物miRNAs 是由分布于整个基因组中独立的 MIR 基因编码产生的，MIR基因由 RNA聚合酶 Ⅱ(PolⅡ)转录产生一个或多个较长的初级转录产物(PrimiRNAs)；PrimiRNAs结构由miRNAs，miRNAs互补片段和中间间隔区组成，长度为60～300 nt，进一步形成一个特定的二级茎环的发夹结构；具发夹结构的PrimiRNAs被DCL1(Dicerlike 1)切割为前体 miRNAs(PremiRNAs)，形成双链 miRNAs(miRNAs：miRNAs)复合物；再在HYL1 (Hyponastic leaves 1)、HEN1(Hua enhancer 1)、HST(Hasty)等蛋白的协助下从细胞核转运到细胞质中，解旋后与AGO(Argonaute)蛋白作用形成一个RNA诱导沉默复合物(RNAinduced silencing complex，RISC)，产生的单链成熟miRNAs保留在RISC复合体中，并结合到与其互补的靶mRNA位点，在转录后水平上介导靶mRNA的降解或翻译抑制来实现基因表达的负向调控[1011]。, http://www.100md.com(曹晓风 杨艳会 冯法节 李明杰 古力 王丰青 陈新建 张重义)