全 文 ：园 艺 学 报 2011，38（增刊）：2606 http: // www. ahs. ac. cn
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收稿日期：2011–08–31
基金项目：国家西瓜甜瓜现代农业产业技术体系项目（CARS-26-17）；国家‘863’计划项目（2010AA10A107-2）
* 通信作者（E-mail：mfzhang@zju.edu.cn；Tel：0571-88982123）
嫁接西瓜 microRNA 的鉴定以及表达差异研究
刘 娜，杨景华，张明方*
（浙江大学园艺系，园艺植物遗传资源与功能改良实验室，园艺植物生长发育与生物技术农业部重点开放实验室，
杭州 310058）
microRNA（miRNA）是一类广泛存在于动物、植物中的小调控 RNA 分子，长度大约为 18 ~ 25
个核苷酸（nt）。在植物的生长发育过程以及调节植物对非生物胁迫和生物胁迫的抗性过程中起着巨
大的作用。在植物中，已有两千多条 miRNA 被鉴定出来，归属于 100 多个 miRNA 家族，但是这些
研究主要集中在少数模式植物，如拟南芥、水稻、玉米、番茄等。西瓜是全世界最重要的 20 种农作
物之一，而我国的西瓜产量和面积均居世界首位。众多研究和生产实践表明嫁接能提高植物对非生
物胁迫和生物胁迫的抗性，同时嫁接也会影响植物的生长发育。有研究表明一些小分子 RNA 物质
等可以通过维管束在砧木和接穗中转移。嫁接对西瓜生长的影响是否与 miRNA 的调控有关，至今
没有报道。近几年来新一代测序技术包括 Roche 的 454 测序，Illumina 中的 Solexa 测序和 ABI 的
SOLiD 测序的出现为 miRNA 的鉴定以及定量分析提供了新工具。本研究通过高通量测序技术研究
嫁接西瓜（葫芦、南瓜为砧木，自嫁苗作对照）的 miRNA 种类以及表达差异，进一步通过靶基因
的表达水平分析嫁接对植物生长影响的分子机制。
西瓜接穗为‘IVSM-9’，嫁接砧木为葫芦砧以及南瓜砧。采用 Illumina 的 Solexa 测序技术研究
西瓜/西瓜自嫁苗、西瓜/葫芦嫁接苗以及西瓜/南瓜嫁接苗中的 miRNA 及表达差异。
通过 Solexa 测序结果表明，24 nt 的 sRNA 占绝大多数比例，在 3 个材料中表现一致。在西瓜/
西瓜自嫁苗、西瓜/葫芦嫁接苗以及西瓜/南瓜嫁接苗中共鉴定到 39 条保守的 miRNA，归属于 30 个
miRNA 家族，其中在 3 个材料中分别有 32、36 和 31 条。39 条保守的 miRNA 中共有 27 条在 3 个
材料中均有表达，6 条在其中的两个材料中表达，6 条只在其中的一个材料里有表达。此外还发现了
24 条西瓜特异的 miRNA，并通过荧光定量的方法鉴定了这些新的 miRNA 存在的准确性。miRNA
表达差异分析表明，与西瓜/西瓜自嫁苗相比，西瓜/葫芦嫁接苗和西瓜/南瓜嫁接苗差异表达的
miRNA 分别有 28 条和 37 条，其中表达差异在 2 倍以上的 miRNA 分别有 11 条和 28 条。靶基因预
测的结果表明，miRNA 作用的靶基因参与众多生物学过程，比如生长发育相关以及对非生物胁迫和
生物胁迫的抗性，此外还有一些靶基因是转录调控因子。本研究结果表明，嫁接可能通过产生新的
miRNA 或改变 miRNA 的表达水平进而调控靶基因的表达来影响植物的生长发育以及提高对非生物
胁迫和生物胁迫的抗性。

关键词：西瓜；嫁接；高通量测序；microRNA；靶基因
中图分类号：S 651 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2011）S-2606-01