1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
国内外研究概况：
micrornas (mirnas) 最近被认为是基因表达的关键转录后调节分子，它通过转录物切割或翻译抑制作用负调控靶基因表达，从而调节植物生长、发育、抗逆性等各个方面[1,2]。现已证明多种mirnas通过靶向不同的转录因子或基因参与拟南芥根系的生长控制[1,2]。如mir160靶向生长素应答因子（auxin response factors, arf）arf10和arf16对于根的整体发育是必不可少[3]；mir164通过调节nac1 (nam/ataf/cuc1)促进侧根生长[4]；mir393裂解转运抑制剂反应1 (transport inhibitor response 1, tir1)和auxin信号并抑制侧根的生长等[5]。这些mirna通过与生长素信号、营养代谢或应激等多种信号转导途径相互作用参与根发育[1,2]。
最近研究发现，mir166在植物发育和模式形成中发挥着关键作用，它调节分生组织的发育和器官的极性，这涉及诸如导管形成、放射状的根和前后叶图案的形成过程[2]。在jba-1d突变体中mir166g的过度表达会引发茎尖分生组织、茎脉管系统的形态缺陷[10]。在拟南芥中，mir166的过表达导致初生根长度增加[6]。mir166可以作为位置提示，通过非细胞自主方式限制hd-zip iiis (class iii homeodomain leucine zipper, iii型同源异型域-亮氨酸拉链)转录来调节根尖分生组织模式。mir166的过表达促进根尖分生组织活动，而其靶标的基因hd-zip iiis的过表达则减少根尖分生组织活动[7]。mir166的过表达材料中细胞分裂和分生组织活性增强从而下调目标基因hd-zip iiis的表达，而hd-zip iiis的过表达抑制拟南芥的根生长。另外，在豆科植物中，mir166能够转录后调控豆科植物根系的结构[9]。mir166过表达减少了共生结节和侧根的数量，并在这些转基因根中诱导了维管束的异位发育[9]。在侧根方面，mir166通过调节hd-zip iiis中phb (phabulosa) 转录，将其表达限制在中柱鞘以进行正确的木质部构图。此外，hd-zip iii转录因子的水平受mir166调节，从而控制根发育过程中皮质和周细胞的正确定位。侧根的发生起始于木质部中柱鞘，因此，mir166的表达很可能调控木质部中柱鞘中侧根原基的形成，从而影响侧根的发生。拟南芥中mir166存在七种初级转录本（pri-mir166），即mir166a - mir166g。这七种pri-mir166转录本都被加工成完全相同的成熟mir166，因此任何一种pri-mir166转录本过表达与mir166过表达具有相同效果。已有研究证实mir166a的过表达会促进落叶松幼苗的侧根发育[8]。
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标：
本研究意在探究mir166及其通过调控靶基因的表达在镉胁迫下对植物侧根发育的影响，探寻mir166在侧根发生过程中的表达模式，找到mir166的相关调控通路和mir166靶基因下游的关键细胞代谢途径和位点，从而深化对植物侧根生长调控机制的认识。
3. 研究的方法与方案
研究方法：
本实验以拟南芥为材料。通过转基因手段将mir166的过表达和抑制表达载体转入野生型拟南芥中以获得拟南芥转基因材料。将转基因和野生型拟南芥材料在不同浓度的镉胁迫下培养一段时间后分析镉胁迫下拟南芥表型、hd-zip iiis基因表达水平、细胞周期基因表达，初步得到mir166表达与侧根生长之间的关系。
4. 研究创新点
本研究在在阅读了相关文献后做出了思考。现有研究已得到大量有关miR166与分生组织，尤其是茎尖分生组织之间关系的结果。相对于miR166与根尖分生组织尤其是侧根之间关系的报道仍较少。
本研究利用转基因手段构建miR166过表达材料，利用核酸定量分析确定miR166的表达水平，进一步结合野生型探究了相关材料的侧根发生情况，初步得到miR166表达与侧根生长之间的关系。5. 研究计划与进展
2019年8月开始：实验前准备及实验训练。mir166a过表达系的构建，转基因材料获得。
2019年12月到2020年1月：拟南芥植物材料的初步培养及不同突变型拟南芥侧根发育情况的初步分析。
2020年4月底：开始对转基因材料进行不同浓度梯度的镉胁迫处理并培养。
