植物中miRNA的计算预测和植物叶片衰老数据库构建

本论文包括以下两部分研究内容:(1)基于EST序列数据预测植物基因组microRNA(miRNA);(2)构建植物叶片衰老相关基因数据库。<br> MiRNA是一类广泛存在于真核生物中内源性非编码RNA,长度约22个核苷酸,与靶基因mRNA互补配对,通过切割靶基因mRNA或抑制靶基因mRNA翻译来调控基因表达。miRNA在调控植物生长发育和胁迫应答等生理过程中具有重要作用。同一家族的miRNA在不同物种间序列上高度保守,其前体二级结构具有茎环结构。利用生物信息学方法预测miRNA,是目前从基因组序列中挖掘保守miRNA的常用方法。本论文提出了一种预测植物基因组中保守miRNA的新方法。该方法一方面考虑了miRNA家族一级序列保守性特征,还兼顾了miRNA二级茎环结构、最小折叠自由能MFE值等特征向量,并由此提出计算判定植物miRNA的初级标准、中级标准和高级标准,大大增加了预测结果的准确性。在116个植物物种中共预测到1599条miRNA,分布在59个植物miRNA家族中,其中预测的新miRNA占661个。黄瓜基因组中预测到的342个miRNA,经本院白书农教授课题组实验鉴定,发现其中21个pre-miRNA在雌花、雄花和两性花的花芽中具有表达信号并呈现表达差异,暗示这些miRNA可能参与黄瓜的单性花形成过程。<br> 植物叶片衰老是一种从以叶片光合同化为主到以同化产物高效转运为主、程序性细胞死亡的植物生长发育过程,受内在因子和外界环境影响。与本院郭红卫教授课题组合作,利用生物信息学方法收集了叶片衰老基因相关文献和数据资源,包括拟南芥、水稻、小麦等21个物种1145个叶片衰老相关基因及其功能鉴定、突变体、组织特异表达等信息,并预测了它们与miRNA相互作用信息、其它物种中直系同源蛋白信息以及蛋白质家族和结构域信息,构建了叶片衰老数据库LSD(http://www.eplantsenescence.org/),并提供了与生物信息分析平台WebLab的接口和BLAST序列相似性搜索等分析功能。