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干旱是限制植物生长的重要因素。报道表明,植物响应干旱后,根、茎、叶均能产生适应性的变化,如叶片气孔的开度、根系的长度和密度等。而在茎中,通过减小木质部的导管面积、增加导管密度等适应性的发育变化,也可帮助植物适应干旱环境。由于木本植物茎的木质部发育过程相较于草本而言更为复杂和漫长,其响应环境的机制也更为复杂。而木本植物的木质部发育是木材形成的关键过程,因此解析其干旱适应性的发育变化和机制具有重要的意义。micro RNA（miRNA）在植物发育以及对非生物和生物环境的反应等许多方面都起着至关重要的调节作用。杨树作为木本植物的模式植物,在进化中出现了大量杨树物种特异的miRNA。因此,研究杨树中物种特异miRNA是否能通过调控茎的生长从而增加植物对干旱胁迫的耐受性,对了解植物如何产生环境适应性的变化具有重要的科学意义,同时在生产和实践应用上也具有广阔的产业前景。本研究首先通过miRbase数据库收录的miRNA,筛选出100个杨树物种特有的miRNA家族。并根据已有的小RNA-seq数据,对这些杨树特异的miRNA的表达量进行分析,筛选出32个在茎中表达的miRNA家族。接下来根据干旱处理后的茎中miRNA的表达水平,筛选到响应干旱而表达上调的miRNA。为了研究这些miRNA是否能通过影响茎的木质部结构和功能来提高植物的抗旱性,我们克隆并获得了这些miRNA的转基因植株。本论文主要研究了其中的miR6425。主要研究结果如下:（1）对miR6425的表达模式进行了分析,通过组织表达谱、GUS染色及原位杂交的结果表明,miR6425在靠近形成层的韧皮部、形成层及初生维管束的位置有较高的表达。（2）对转基因植株观察统计发现,过量表达miR6425后,与野生型相比,一方面木质部层数增加;另一方面木质部导管和纤维细胞单个细胞面积减小。内源抑制miR6425-3p后,在细胞层数和单个细胞面积上均有和超表达植株相反的表型;而内源抑制miR6425-5p则没有显著影响。这些结果表明,miR6425-3p具有同时调控形成层分裂分化为木质部及木质部细胞扩张两方面的功能。（3）根据对miR6425-3p的靶向预测结果,筛选出与茎中发育关系较为密切的EXPA和JKD作为miR6425的潜在靶基因。为了分析miR6425对靶基因的调控,通过降解组和5’RACE（5’rapid-amplification of c DNA ends）的结果表明,α-Expansin 7（EXPA7）和α-Expansin 15（EXPA15）的转录本在与miR6425结合的位置被切割并产生了降解的转录本片段。同样,降解组数据表明,miR6425还能靶向并切割2个JKD（JACKDAW）的转录本。miR6425转基因植株中EXPA7、15和JKD1、2的表达水平及烟草中的瞬时浸染实验结果也表明,miR6425能靶向切割EXPA7、15和JKD1、2的转录本从而在转录后水平抑制它们的表达水平。（4）分析了miR6425靶基因EXPA和JKD的表达模式。aspwood数据和原位杂交分析的结果表明,EXPA15在发育中的木质部有较高的表达,而JKD2主要在韧皮部和形成层中有较高的表达。这些结果暗示,这两组miR6425的靶基因可能在木材发育中分别发挥了不同的功能。（5）将靶基因上miR6425的识别位点同义突变后得到对miR6425不敏感形式的m EXPA15和m JKD2,并遗传转化至miR6425的超表达植株中。观察统计发现,超表达m EXPA15可将miR6425超表达植株的木质部导管和纤维细胞单个细胞面积回复至野生型水平;而超表达m JKD2能导致miR6425超表达植株的木质部细胞层数减少,回复到野生型水平,甚至少于野生型。上述遗传回复miR6425过表达植株的实验表明,EXPA15和JKD2分别控制了杨树木质部细胞的扩张和维管形成层活性,证明miR6425是通过分别靶向和抑制这两个基因的表达来调控木材发育的不同方面的。（6）干旱处理显示,与miR6425在干旱条件下茎中表达水平上调对应,靶基因EXPA7、EXPA15、JKD1和JKD2能响应干旱下调,暗示干旱可能通过诱导miR6425来抑制茎中EXPA7、EXPA15、JKD1和JKD2的水平。（7）酵母双杂交和荧光双分子互补实验（bimolecular fluorescence complementation,Bi FC）的结果表明JKD2能与调控形成层活性的转录因子SHR相互作用,且可能通过SHR与SCR一起形成JKD-SHR-SCR转录因子三元复合体,从而协同调控下游形成层活性相关基因的表达。综上所述,杨树物种特异的miR6425通过抑制靶基因EXPA7、EXPA15、JKD1和JKD2在茎中的表达水平,分别影响形成层分裂分化产生为木质部细胞的活性和木质部细胞的扩张成形过程,导致木质部层数增加及单个木质部导管和纤维细胞的单个细胞面积减小两方面的表型变化。此外,干旱胁迫下,miR6425表达水平上调,而其靶基因EXPA7、EXPA15、JKD1和JKD2表达水平下调。这些结果暗示我们,在干旱胁迫下,miR6425可能通过调控茎中EXPA蛋白和JKD转录因子的水平,使茎在干旱胁迫下产生适应性的发育变化,从而提高植株对干旱的耐受性。