[植物胚胎發育] 微小核糖核酸（micro-RNA）在植物胚胎發育時期的調控。20191002 The Plant Cell

MicroRNA Dynamics and Functions During Arabidopsis Embryogenesis

Alexandra Plotnikova, Max J. Kellner, Michael A. Schon, Magdalena Mosiolek

and Michael D. Nodine

ABSTRACT

MicroRNAs (miRNAs) are short non-coding RNAs that mediate the repression of target transcripts in plants and animals. Although miRNAs are required throughout plant development, relatively little is known regarding their embryonic functions. To systematically characterize embryonic miRNAs in Arabidopsis thaliana, we developed or applied high-throughput sequencing-based methods to profile hundreds of miRNAs and associated targets throughout embryogenesis. We discovered dozens of miRNAs that dynamically cleave and repress target transcripts, including 30 that encode transcription factors. Transcriptome analyses indicated that these miRNA:target interactions have profound effects on embryonic gene expression programs. Moreover, we demonstrated that the miRNA-mediated repression of six transcription factors are individually required for proper division patterns of various embryonic cell lineages. These data indicate that the miRNA-directed repression of multiple transcription factors is critically important for the establishment of the plant body plan, and they provide a foundation to further investigate how miRNAs contribute to these initial cellular differentiation events.

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在阿拉伯芥胚胎發育時期，微核糖核酸的動態與功能

摘要

微小核糖核酸（microRNA, miRNA）是短的、無編碼蛋白質的核糖核酸，在動物跟植物中，主要用來抑制目標基因的核糖核酸表現量。雖然miRNA在植物生長發育的所有時期，都是必須的因子，但對於胚胎發育時期的功能，所知道的相對少。為了系統性的在阿拉伯芥中分析胚胎時期的miRNA，我們研發或者使用了以高通量定序為基礎的實驗方法，來描繪了數以百計的miRNA以及他們所調控的目標基因。我們發現了數十組的miRNA，他們會動態的裁切並抑制目標基因的核糖核酸，其中包括了三十個轉錄因子的核糖核酸。轉錄組分析的結果顯示，這些miRNA跟目標基因的互動，對於整體胚胎中基因的表現有顯著的影響。此外，我們也展示了六組轉錄因子，他們受到miRNA所調控的抑制現象，對於許多不同種類細胞的正確分裂型態而言，是必要的。這些結果顯示了，miRNA抑制轉錄因子表現的現象，對於建立正確的植物生長有絕對的重要性。而這些資料對於要更近一步研究miRNA在這些細胞分化的起始上，具有怎麼樣的貢獻，提供了一個基礎。

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＊小心得：

植物與動物在胚胎發育有本質上的不同，動物的胚胎發育時期基本上把所有東西都長好了，長成一個小的完整個體，之後就是長大（當然會經過青春期等一些變化，但是整體上外觀的改變不大）。而植物在胚胎發育時期，基本上是決定主要的組織類型，然後由莖頂與根尖的生長點，在發芽後，長出所有新的器官。所以在植物胚胎發育時期，這些組織的型態發育，就大幅的影響了未來的生長。過去，經由許多基因突變植株的研究，已經知道許多調控植物（主要是阿拉伯芥）胚胎發育的基因，然而，這些基因的表現位置與表現量，絕對都對生長發育有很大的重要性，而miRNA的調控，已經知道在所有動、植物中都對於基因的表現量佔有很重要的角色。這邊研究主要發展出一個高品質的技術來定序不同胚胎發育時期，miRNA的量，進而了解這些miRNA所帶來可能的影響。