マイクロRNAアレイとリアルタイムPCRを使用したシロイヌナズナの花粉におけるマイクロRONA発現のプロファイリング

背景：MicroRNA（miRNA）は、多くの真核生物における特定の標的遺伝子の発現を調節する約22 ntの小さな非コードRNAです。高等植物では、miRNAは発達プロセスとストレス反応に関与しています。顕花植物の性的生殖は、胚細胞である胚細胞を胚嚢に肥やすために精子細胞を供給するために、雄の配偶体である花粉に依存しています。研究では、転写後のプロセスが花粉機能中の遺伝子発現を調節するために重要であることが示されました。ただし、関連する遺伝子調節メカニズムに関する知識はまだ非常に限られています。特に、花粉におけるmiRNAの機能は不明のままです。 結果：Mircury LNAアレイテクノロジーを使用して、シロイヌナズナの成熟した花粉における70の既知のmiRNA（121 mirbase IDを表す）の発現を紹介し、花粉と若い花序におけるこれらのmiRNAの発現を比較しました。アレイ上の37のプローブは、成熟した花粉から分離されたRNAを使用して特定されました。そのうち26は成熟花粉と花序の間の発現の有意差を示しました。Taqman miRNAアッセイに基づくリアルタイムPCRは、成熟した花粉で22のmiRNAの発現を確認し、成熟した花粉で低レベルで発現した8つの追加のmiRNAを特定しました。ただし、アレイで識別された11のmiRNAの発現は、taqman miRNAアッセイでは確認できませんでした。いくつかのmiRNA標的遺伝子のトランスクリプトームデータの分析は、miRNAが花粉で機能していることを示しました。 結論：要約すると、我々の結果は、いくつかの既知のmiRNAがシロイヌナズナの成熟した花粉で発現し、それらのほとんどが豊富であることを示しました。結果は、将来の研究で利用され、花粉機能における転写後遺伝子調節を研究できます。

BACKGROUND: MicroRNAs (miRNAs) are approximately 22-nt small non-coding RNAs that regulate the expression of specific target genes in many eukaryotes. In higher plants, miRNAs are involved in developmental processes and stress responses. Sexual reproduction in flowering plants relies on pollen, the male gametophyte, to deliver sperm cells to fertilize the egg cell hidden in the embryo sac. Studies indicated that post-transcriptional processes are important for regulating gene expression during pollen function. However, we still have very limited knowledge on the involved gene regulatory mechanisms. Especially, the function of miRNAs in pollen remains unknown. RESULTS: Using miRCURY LNA array technology, we have profiled the expression of 70 known miRNAs (representing 121 miRBase IDs) in Arabidopsis mature pollen, and compared the expression of these miRNAs in pollen and young inflorescence. Thirty-seven probes on the array were identified using RNAs isolated from mature pollen, 26 of which showed significant differences in expression between mature pollen and inflorescence. Real-time PCR based on TaqMan miRNA assays confirmed the expression of 22 miRNAs in mature pollen, and identified 8 additional miRNAs that were expressed at low level in mature pollen. However, the expression of 11 miRNA that were identified on the array could not be confirmed by the Taqman miRNA assays. Analyses of transcriptome data for some miRNA target genes indicated that miRNAs are functional in pollen. CONCLUSION: In summary, our results showed that some known miRNAs were expressed in Arabidopsis mature pollen, with most of them being low abundant. The results can be utilized in future research to study post-transcriptional gene regulation in pollen function.