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玉米(Zea may L.)作为人们主要食用的四大作物之一,在我国粮食安全、工业与经济发展中具有非常重要的作用,是世界上最重要的多用型农作物。玉米籽粒是人类膳食和动物饲料的重要能量来源。同时籽粒中的淀粉也可作为重要的工业原料。在世界人口日益增多、能源短缺的情况下,提高玉米产量尤为重要。miRNA作为一种反式作用因子,它们可以通过碱基序列互补配对与靶标基因mRNA分子结合并将后者降解掉,从而实现对靶标基因在转录水平后的负调控。在植物的生长发育过程中起着至关重要的作用。因此,挖掘与玉米籽粒发育相关的miRNA及其靶基因并探索其分子机制,有助于人们解析玉米籽粒发育的调控网络,从分子生物学水平改良玉米籽粒性状,提高玉米产量。课题组通过对玉米籽粒灌浆前后小分子RNA转录组的分析,发现miR164在玉米籽粒发育过程中差异表达,可能调控籽粒的发育。已有研究表明miR164在植物生长发育等过程具有重要的调控作用,然而miR164在调控玉米籽粒发育方面的研究知之甚少,其调控机制并不清楚。本研究运用RNA-seq、RT-PCR、基因枪介导的瞬时表达、酵母单杂交、转基因等一系列技术,通过分析MIR164的表达模式、筛选与鉴定miR164下游作用的靶基因,初步确认了miR164在玉米籽粒发育中的调控网络;通过MIR164过表达株系的表型分析,明确了miR164在玉米籽粒发育中的功能。解析miR164在玉米籽粒发育中的调控网络,为进一步开展miR164对玉米籽粒发育的影响与调控机理提供理论依据。miR164在玉米籽粒中调控机理的揭示,为今后玉米分子育种、高产育种提供理论基础。主要结果如下:1、为探究miR164在玉米籽粒发育过程中重要作用,我们首先分析了MIR164表达模式。玉米籽粒小分子RNA文库测序显示MIR164在灌浆前后差异表达。表达模式表明:MIR164e在玉米籽粒发育过程中呈下调表达趋势。2、为明确miR164在籽粒中的靶基因,我们通过降解组测序、瞬时表达验证、qPCR等实验,确定ZmNAC32和ZmNAC40为miR164的靶基因。3、为探究ZmNAC32和ZmNAC40的下游作用基因,我们通过RNA-Seq以及基因的瞬时表达、酵母单杂交验证了其对ZmEXPB14、ZmEXPB15起间接调控作用,而ZmEXPB14、ZmEXPB15家族与细胞膨大、生长有关。4、为了能够明确miR164在玉米籽粒发育中的功能。我们创制了MIR164过表达株系,筛选到3个不同的MIR164过表达纯合株系后,进行表型鉴定。5、我们通过对野生型与MIR164过表达株系的表型鉴定,发现MIR164过表达株系的百粒重、粒长、粒宽以及胚乳,相比野生型明显变小。以上表明,miR164可能通过调控靶基因ZmNAC32和ZmNAC40参与玉米籽粒发育调控。