大豆microRNA调控网络数据库的构建与分析(2)

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对miRNA的发现增多，及其基因分析需求的增加，越来越多的用于大豆基因组分析的数据库建立起来，世界著名的265 个栽培大豆 ( Glycine max) 发现miRNA家族， 573个miRNA成熟体序列；9 个野生大豆 (Glycine soja) miRNA家族，13个成熟体miRNA序列信息，并提供了相关分析工具[1]。

此外，各大高校和研究机构为方便以后对大豆中miRNA的研究，也搭建可供公众免费使用的数据库，并不断完善和丰富其功能。2010年中国农业大学报道了其小RNA数据库（Plant MicroRNA Database,PMRD, http://bioinformatics.cau.edu.cn/PMRD），其中囊括多个物种，以模式作物为主，并提供了详细的序列及其来源信息，并对microRNA的靶基因预测信息进行了整理归类，对研究其功能作用提供了重要启示[2]； Leandro等以巴西豆科品种为主，发布了Genosoja 网络数据库（Genosoja web database，http://www.lge.ibi.unicamp.br/soybean），旨在提高发现经济品种中抗逆基因效率，并能够加以验证分析，因而提供了完整的生物信息学分析平台和渠道，包括ESTs、SuperSAGE、microRNA、现有cDNA文库等[3]；Joshi等的大豆知识库（Soybean Knowledgebase SoyKB, http://soykb.org）包括多个大豆栽培种和野生种，主要用于于翻译基因组学和分子育种方面的研究[4]。Xu等建立大豆功能知识库[5]（Soybean Function Knowledgebase，SoyFN, http://nclab.hit.edu.cn/SoyFN），提供基础序列信息基础上，还着眼于基因组水平、基因间、基因与microRNA之间关系，建立在线可供分析下载的关系网络其相关详细的注释信息。

microRNA是一类非编码的内源小分子RNA，长度22nt左右，由一段70~80nt的具有发卡结构的单链RNA前体加工形成，主要通过与靶基因的碱基互补配对，高度切割，进行转录后或翻译过程调控，可能参与了复杂的基因表达调控过程，如与其他蛋白共同形成复合物，参与甲基化过程；同时决定了一些生物发育及其行为等变化[6-9]。本实验中我们将利用microRNA形成和切割方式的特点进行生物信息学分析。

大豆作为世界上最重要的经济作物之一，既可以作为食物，也可用作饲料，为人和其他动物提供重要的蛋白和油料资源。目前，大豆已经能够进行高质量的基因组测序[10] ,且在大豆中找到了许多与大豆生长发育相关的microRNA，大量研究表明，gma-miRNA 在调控大豆种子品质、根系生长，共生固氮、调节花期和开花时间、产量形成等过程中扮演重要角色[11-18]，同时在大豆抗逆和抗病中也起到重要作用，如大豆花叶病毒（Soybean mosaic virus, SMV）、大豆胞囊线虫病等[19-22]。

Schreier等发现miRNA160影响大豆根系对激素的敏感性，miRNA160的表达减少，会使得根系对生长素敏感程度降低，对细胞分裂素敏感度上升；而在过表达miRNA160的根系根瘤形成过程中，其对细胞分裂素的敏感度则大大降低，且该现象发生具有发育阶段特异性：在根瘤形成早期，miRNA160表达水平较低，成熟根瘤中则水平较高。因此，miRNA 160通过不同阶段对激素的敏感性变化确保根瘤形成和成熟过程中植物激素（生长素/细胞分裂素）平衡[11]。miRNA还通过与其靶标的共同作用，来调控根系生长结瘤，Wang等在研究miRNA167对调节生长素作用时，发现通过正调节结节数可以抑制目标基因GmARF8a和GmARF8b表达，从而促进生长素作用于根部结瘤，这一过程证明了miRNA167-GmARF8模块对侧根发育具有重要调节作用[12]。Yan等在根瘤发育的不同阶段进行测序，获得了15个小RNA文库，并对其靶标进行预测验证，从中找到miRNA393j-3p可以靶向调控结瘤基因--ENOD93基因，其异常表达同时进行RNA干扰使得ENOD93基因沉默，抑制根瘤形成[13]。Gma-miR156可以靶向SPL同源基因，负向调控大豆中SPL家族，在长日照和自然条件下能够延迟大豆开花。其中，Gma-miR156b对一些著名的大豆花期调控因子也能进行负调控，如GmAP1 (a, b, c)、GmLFY2、GmLFY2、GmFULs、GmSOC1s、GmFT5a 和 Gma-miR172，常呈现出与MiR156-SPL模式相似的调控机制，但短日条件下，Gma-miR156存在上调机制，表明miR156-SPL模式在大豆开花通路中也会存在分歧[14]。