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1.
《华北农学报》2021,36(1)
为探讨春季低温(倒春寒)胁迫下抗倒春寒能力不同的小麦品种相关miRNA及其响应规律,提供miRNA的表达谱和差异表达miRNA的信息,揭示差异表达miRNA在小麦抗倒春寒中的作用,采用高通量测序(Small RNA-seq)技术对雌雄蕊原基分化期0℃低温胁迫72 h及未低温处理(对照)的矮抗58(AK58)和郑麦366(ZM366)幼穗进行测序,通过生物信息学分析,以padj0.05且|log_2(Fold_change)|≥1为条件,筛选低温胁迫下差异表达显著的miRNA,利用psRobot(v1.2)对差异表达miRNA靶基因进行预测,然后对差异表达显著miRNA的靶基因进行GO富集分析和KEGG Pathway分析。结果表明,小麦幼穗测序共鉴定到112类miRNA,分属于38个不同的MIRNA家族。AK58、ZM366分别鉴定出85,88个差异表达miRNA,AK58有27个miRNA表达有显著差异,其中23个显著上调表达,4个显著下调表达,差异表达极显著的miRNA为2个,分别是tae-miR9672b、tae-miR9672a-3p; ZM366有48个差异表达显著的miRNA,13个显著上调表达,35个显著下调表达,差异表达极显著的miRNA为4个,分别为tae-miR9672b、tae-miR9672a-3p、tae-miR6201、tae-miR9674b-5p。对低温胁迫下AK58与ZM366差异表达的miRNA进行靶基因预测,AK58 85个差异表达miRNA对应848个靶基因;ZM366 88个差异表达miRNA对应6 537个靶基因。GO功能富集分析结果显示,AK58差异表达miRNA靶基因有20个生物学过程、6个细胞成分、6个分子功能类别极显著富集(FDR0.01);ZM366有10个生物学过程、14个细胞成分、19个分子功能类别极显著富集(FDR0.01)。对2个小麦品种幼穗中差异表达miRNA靶基因进行KEGG代谢通路(Pathway)富集分析,AK58差异表达miRNA靶基因显著富集(P0.05)到RNA聚合酶,嘌呤代谢,嘧啶代谢,光合生物固碳途径,自噬,托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成,核苷酸切除修复,错配修复,DNA复制,核糖体,烟酸和烟酰胺代谢11个代谢通路;ZM366差异表达miRNA靶基因显著富集(P0.05)在植物-病原互作,植物昼夜节律,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解,细胞周期,苯丙氨酸代谢,苯丙烷生物合成,RNA聚合酶,植物激素信号转导,氰胺酸代谢,次生代谢产物的生物合成,光合生物中碳固定,丙酮酸代谢,类胡萝卜素生物合成13个代谢通路。miRNA调控mRNA参与小麦应答低温胁迫中,小麦可能通过miRNA171a、miRNA156、miRNA398等多个miRNA的介导调控来抵御倒春寒胁迫,植物昼夜节律代谢途径可能与低温胁迫密切相关。2个小麦品种抗倒春寒能力不同的原因可能与miRNA调控光形态建成转导途径和开花过程的靶基因表达模式不同有关。 相似文献
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WRKY转录因子在水稻生物胁迫及非生物胁迫中均发挥重要作用。本实验室前期发现OsWRKY67正向调控水稻应答病害胁迫,为研究OsWRKY67在水稻非生物胁迫中的作用,本研究对低温、干旱、高盐、ABA、高渗透压和活性氧等多种非生物胁迫处理下的OsWRKY67基因的表达量进行测定,结果表明该基因的表达受上述非生物胁迫的影响。此外,本研究对OsWRKY67基因的过表达株系(OX5-2和OX6-5)、基因沉默株系(R9-4, R11-2和R14-2)和野生型‘日本晴’进行模拟干旱胁迫处理,结果表明沉默OsWRKY67基因可显著增强水稻的耐旱性,过表达OsWRKY67基因会显著降低水稻的耐旱性。进一步研究发现OsWRKY67能够调控部分耐旱相关基因(DREB1A, DREB1B, DREB2A和DREB2B)、ABA合成相关基因(NCED3和NCED4)及ABA通路相关基因(RaB16A, LIP9和LEA3)的表达。综合以上研究表明,OsWRKY67参与调控水稻响应多种非生物胁迫,通过ABA信号通路介导负向调控水稻苗期耐旱性。本研究揭示了OsWRKY67在水稻耐旱性中的调控作用,为利用该基因进... 相似文献
3.
《分子植物育种》2021,(13)
植物激素在调节和控制植物生长发育、代谢过程、应对逆境等方面具有重要的作用。为明确水稻苗期植物激素对低温的应答机制,本研究以野生型粳稻品种‘中花11’为研究材料,经低温处理后,利用RNA-Seq技术分析植物激素调控水稻幼苗对低温胁迫的应答模式。通过转录组测序,共获得9.9×10~7条干净的序列,筛选出2 044个差异表达基因(DEGs)。首先,GO富集分析结果表明差异表达基因主要富集在生物学过程、细胞组分和分子功能三个方面。进一步的KEGG通路分析表明,差异表达基因主要富集在代谢途径、次生代谢生物合成、植物激素信号转导等途径。其中植物激素信号转导中低温应答的差异表达基因为31个,分别为25个上调表达基因和6个下调表达基因;主要参与了茉莉酸和脱落酸信号途径。这些研究结果对水稻苗期植物激素的低温应答机制完善和栽培调控具有重要的参考价值。 相似文献
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番茄冷诱导基因SlCMYB1的克隆及其在水稻中异源表达研究 总被引：1，自引：0，他引：1
从番茄中克隆了一个编码MYB转录因子家族R2R3-MYB亚类基因SlCMYB1。不同逆境胁迫下的表达模式分析结果表明,该基因受低温、高盐、干旱和ABA胁迫诱导表达。洋葱表皮亚细胞定位研究表明,SlCMYB1为核定位蛋白。为深入了解SlCMYB1基因与非生物逆境应答的关系,我们构建了SlCMYB1基因过表达载体来转化水稻,获得了16个转基因水稻株系。SlCMYB1在水稻中异源表达能显著提高转基因水稻植株的苗期抗冷性,增加脯氨酸合成的关键酶基因OsP5CS1,膜转运蛋白基因OsWCOR413等低温胁迫应答基因的表达水平,这暗示着SlCMYB1与OsP5CS1、OsWCOR413基因处于同一低温调控信号转导路径。本研究结果为通过遗传工程操控低温信号通路的方法改良冷敏感植物抗冷性提供了理论基础。 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(12):3837-3848
低温冷害是影响水稻生长发育最严重的非生物胁迫之一。鉴定水稻耐冷相关功能基因、解析其调控耐冷性的分子机制,对水稻耐冷性分子育种有重要意义。本研究以强耐冷的粳稻品种‘丽江新团黑谷’(LTH)和低温敏感的籼稻品种‘三黄占2号’(SHZ-2)为材料,通过全基因组转录和蛋白表达谱分析这两个品种对低温响应的差异,鉴定LTH和SHZ-2差异表达的基因和蛋白及其信号通路。研究显示,两个材料中差异表达基因主要富集在蛋白代谢途径、糖代谢途径和膜转运相关途径等生物学过程,并发现抗病相关防卫基因在抗病但不耐冷的SHZ-2中上调,而在耐冷但不抗病的LTH中没有显著上调,表明水稻抗病性与耐冷性存在内在关系。此外,还发现LTH和SHZ-2之间存在很多在转录水平和翻译水平表达差异不一致的基因。本研究从转录和翻译水平对耐冷和低温敏感两个水稻品种在低温胁迫下的响应进行分析,研究结果促进对水稻苗期耐冷性分子调控机制的全面认识,并为下一步水稻耐冷基因的鉴定和耐冷性分子机制的深入研究奠定基础。 相似文献
6.
microRNA (miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在植物应对逆境胁迫的响应中起着重要调控作用。为了探讨miRNA在杨树受低氮营养胁迫不同时间段的差异表达模式以初步鉴定参与低氮胁迫响应的miRNA,本研究以重要乡土树种毛白杨为材料,进行不同时间段的低氮胁迫处理,分别提取长度在200 nt以下的小片段RNA,利用实时定量PCR技术研究毛白杨在低氮胁迫后10种miRNA的差异表达模式。结果显示,miRNA的表达在低氮胁迫下有显著变化,部分miRNA的表达呈现动态反应。在低氮胁迫下,miRNA的表达呈现四种模式,大部分miRNA的表达在处理1 d后受到显著抑制。借助生物信息学手段,进一步鉴定到10个miRNA的靶基因,功能注释表明靶基因共分为6大类,降解组实验进一步验证了miR159a对靶基因的切割。该研究初步表明,miRNA在杨树对低氮营养的胁迫响应中可能发挥着重要调控作用。 相似文献
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植物受到干旱胁迫时,会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对胁迫。为探究在干旱胁迫下,DNA甲基化是如何影响基因转录表达,本研究对甘露醇模拟干旱和5-azadC(去甲基化)处理下,抗旱性不同的2个马铃薯品种(抗旱型,青薯9号;干旱敏感型,大西洋)进行转录组学分析,以Fold-change>2和校正后P<0.01进行差异表达基因(DEG)的筛选。GO富集分析发现,2种处理都共同显著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时,与这些GO term相关的基因也受DNA去甲基化调控。对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEG进行KEGG功能富集发现,与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因在大西洋和青薯9号2个抗旱性不同的马铃薯品种中,响应干旱的敏感性受DNA甲基化调控。接着对DEG上游1500 bp启动子区域进行顺式作用原件和甲基化CpG岛分析发现,干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平,进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。因此,利用比较转录组学分析干旱和DNA去甲基化处理下的差异基因,可挖掘到DNA甲基化参与调控马铃薯响应干旱胁迫的相关基因,为研究马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传学机理提供新的研究思路。 相似文献
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水稻苗期低温应答转录组分析 总被引：1，自引：0，他引：1
温度对水稻生长发育及产量建成很重要,为了进一步明确低温应答对水稻苗期生长发育的调节机制,以粳稻品种中花-11为试验材料,在17℃低温处理的条件下,利用新一代高通量测序手段-转录组测序(RNA-Seq)开展水稻苗期低温应答转录组分析。通过转录组分析,分别获得干净的高通量序列为46 384 074条和52 483 052条,鉴定并筛选出2 044个差异表达基因,其中,1 252个基因表达上调,792个基因表达下调; GO注释分析将全部的差异基因分为分子功能、生物学过程和细胞组分三大类,各自占比为63. 29%,8. 81%,27. 90%。利用KEGG数据库具体分析低温调节的2个通路光合作用通路和苯丙氨酸代谢通路中差异表达基因的数量及位置,并进一步预测了新基因的功能及与光合作用和苯丙氨酸代谢相关基因的互作蛋白基因。结果表明,低温胁迫对水稻的影响主要体现在生物学过程中,在光合作用、次生代谢的生物合成和苯丙氨酸代谢均有明显作用。另外,差异表达的WRKY转录因子为耐冷机制进一步研究提供方向与依据。 相似文献
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《分子植物育种》2021,19(16):5372-5379
MicroRNA (miRNA)是一种广泛存在于植物中,长度约为21～24个核苷酸的单链内源性非编码RNA。研究证实,miRNA通过对靶基因的剪切或抑制来实现转录后水平上的负调控,并在植物的生长发育、形态建设、信号传导以及环境胁迫响应中都发挥着重要的调控作用。与此同时,随着高通量测序和生物信息学的快速发展,大量miRNAs正不断被发现,miRNAs已成为当前植物分子生物学领域的研究热点之一。本研究首先简述了miRNA的形成过程及鉴定、表达量分析以及靶基因预测与验证的方法,其次重点综述了非生物胁迫和生物胁迫下木本植物miRNAs参与环境胁迫应答的研究现状,最后讨论了木本植物miRNAs今后的研究方向,以期为研究木本植物miRNAs参与调控植物抗逆应答的分子机理提供一些参考。 相似文献
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为探究江南牡丹在高温胁迫下的应答模式,以进一步获得可能的耐热目的蛋白,本研究以江南牡丹耐热品种‘羽红’的小苗为实验材料,运用同位素标记相对定量与绝对定量技术(iTRAQ),结合质谱鉴定与相应生物学分析,探究40℃高温处理和25℃正常生长的江南牡丹叶片中蛋白差异表达情况。一共鉴定得到的蛋白总数1 916个,大于等于1.5倍的差异蛋白有100个,表达上调的有55个,表达下调的有45个。基因本体(GO)分子功能分析发现差异蛋白富集前三的分别是分子功能中的催化活性和结合功能以及生物学进程中的代谢过程。KEGG通路分析发现差异蛋白富集程度最高的是包括丙酮酸代谢、碳代谢等过程的代谢通路,其次是内质网中的蛋白质合成和光合作用通路。同时发现了肽基脯氨酰基异构酶、APX、HSPs、FBA、CaM、RubisCo、乙酰辅酶A羧化酶、GS等蛋白可能是江南牡丹应对高温胁迫中发挥重要作用的目的蛋白。本研究结果为进一步探究江南牡丹在高温胁迫下的应答模式提供了理论基础。 相似文献
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Genome‐Wide Identification of MicroRNAs Responsive to High Temperature in Rice (Oryza sativa) by High‐Throughput Deep Sequencing 
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下载免费PDF全文 J. Li L.‐Q. Wu W.‐Y. Zheng R.‐F. Wang L.‐X. Yang 《Journal of Agronomy and Crop Science》2015,201(5):379-388
MicroRNAs (miRNAs) are known to play important roles in plant growth and stress response. Heat stress is a severe abiotic stresses by adversely affecting plant growth and yield. To identify heat‐responsive miRNAs at the genome‐wide level in rice (Oryza sativa), we constructed two small RNA libraries from young panicles treated or not with heat conditions. Ion torrent sequencing of the two libraries identified 294 known miRNAs and 539 novel miRNAs. Differential expression analysis showed that 26 miRNAs were downregulated and 21 miRNAs were upregulated in response to heat stress. Among them, five heat‐responsive miRNAs, including miR162b, miR529a‐p5, PC‐5P‐62245‐9, miR171b and miR169n, were validated by quantitative real‐time polymerase chain reaction. A total of 44 target genes of the differentially expressed miRNAs were predicted. These target genes are most significantly overrepresented in the cell growth process. The results demonstrated that rice miRNAs play critical roles in the heat stress response. This study opens up a new avenue for understanding the regulatory mechanisms of miRNAs involvement in the heat stress response in rice. 相似文献
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香蕉冷胁迫相关microRNA差异表达分析 总被引：1，自引：1，他引：0
研究香蕉miRNA在冷胁迫处理下的动态表达,初步探索miRNA在香蕉冷胁迫过程中的可能作用。利用茎环引物实时荧光RT-PCR (stem-loop qRT-PCR)策略,检测冷胁迫响应miRNA在5℃冷胁迫处理不同时间点香蕉幼苗叶片中的表达模式。结果表明,在检测的15个香蕉miRNAs中,不同的miRNA 在同一冷胁迫时间下的表达量存在很大差异。根据其表达模式,可将15个miRNA分成4组。组1 和组2中的12个miRNA (miR159e, miR159f, miR160-3p, miR397a, miR399j, miR164e, miR444a, miR408, miR5179, miR530, miR535和miR5538),在5&;#176;C冷胁迫处理下表达量总体为上调,其在胁迫过程中的平均表达水平高于对照CK (0 h) ,说明冷胁迫诱导此类miRNA的表达。第3组包括miR156l、miR162a和miR166a,其在5℃冷胁迫处理各时间点的表达量均低于对照,为下调表达,说明冷胁迫抑制此类miRNA的表达。第4组仅含一个miRNA,即miR156a,除在冷胁迫处理12 h表达量明显上调外,其余时间点均下调表达。对这些miRNAs 作用的靶基因进行预测和分析发现,它们主要参与植物的新陈代谢、信号传导和生长发育过程等。这为进一步验证与低温胁迫相关的目的miRNA 的功能提供理论依据。 相似文献
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用生物信息学挖掘玉米中的microRNAs及其靶基因 总被引：3，自引：1，他引：2
microRNA (miRNA)是一类内源性的、19~24碱基长度的小分子非编码RNA,通过碱基互补调控靶基因的表达,在多细胞生物的基因表达调控过程中扮演着十分重要的角色。植物中的miRNAs具有高度的保守性,这为通过同源比对发现保守的miRNAs提供了思路和途径。本研究通过对拟南芥、水稻等植物已知的miRNAs与玉米EST和GSS数据库的比对,并设置一系列严格的筛选标准,共筛选到23条新的玉米miRNAs;利用WMD 3在线植物miRNAs靶基因预测软件,对新发现的玉米miRNAs进行靶基因预测,总共预测到89个靶基因,进一步功能分析发现这些靶基因参与玉米的生长发育、信号转导、转录调节、新陈代谢及逆境胁迫响应等调控过程。 相似文献
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玉米纹枯病胁迫相关miRNA功能研究 总被引：1，自引：0，他引：1
microRNA (miRNA)是一类内源性的、19~24个碱基长度的小分子非编码RNA, 通过碱基互补调控靶基因的表达, 参与调控植物生长发育, 并在多种非生物与生物胁迫响应中发挥重要作用。但目前关于玉米纹枯病胁迫相关miRNA表达调节与功能尚不完全清楚。利用生物信息学挖掘玉米中的microRNA及其靶基因, 筛选到23条新的玉米miRNA, 预测到89个靶基因。本文在前期研究基础上, 以对纹枯病抗性不同的自交系R15和478作为对象, 采用半定量方法对预测获得部分miRNA前体初步鉴定, 采用实时荧光定量PCR手段对R15和478中表达存在差异的成熟miRNA进行抗纹枯病组织特异性表达验证。结果提示, 部分miRNA在玉米抗纹枯病胁迫过程中可能起着重要的调控作用。 相似文献
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棉花盐胁迫下叶片miRNAs的鉴定与分析 总被引：1，自引：1，他引：0
microRNAs(miRNAs)是一类21~24个核酸长度的非编码小分子RNA(sRNA,small RNA),通过介导目标mRNA的切割或者抑制翻译来调节植物基因的表达。本文利用200 mmol·L-1NaCl分别处理3叶期耐盐品系早熟长绒7号和盐敏感品系南丹巴地大花4 h,构建了4个小RNA文库并测序。以雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii L.)D5基因组和本实验室陆地棉(Gossypium hirsutum L.)盐胁迫转录组测序拼接得到的序列作为参考,共发现360个miRNA,包括308个保守的miRNA和52个可信度高的新miRNA。2个品系共出现94个差异表达的miRNA,表达模式可分为2大类,筛选出20个候选miRNA。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析表明,耐盐品系显著富集的信号通路是抗原加工过程,而盐敏感品系显著富集的是生物碱合成途径。 相似文献
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microRNA(miRNA)是一种非编码的小RNA分子, 对真核生物基因表达起着非常重要的调控作用,miRNA系统鉴定对于研究其功能及作用机制具有重要意义。本研究分别以栽培小豆京农6号(JN6)和野生小豆CWA108为试验材料,进行了深度miRNA测序。系统鉴定和注释这2个物种的miRNA,并分析了其miRNA种类的异同、表达量的差异和靶基因在功能富集上的差别。鉴定出了JN6和CWA108共有和特有的miRNA,明确了它们之间差异表达的miRNA,以及这些特有和差异miRNA的靶基因在功能富集上的差异,发现可能和抗病与抗逆途径相关。 相似文献
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氮素胁迫下强、弱化感水稻萜类代谢途径中关键酶基因差异表达的FQ-PCR分析 总被引：13，自引：1，他引：12
运用实时荧光定量PCR技术研究低氮条件下化感与非化感水稻异戊二烯代谢途径中关键酶基因的表达差异。结果表明,与正常氮条件下相比,低氮条件下化感和非化感水稻与萜类物质合成相关的12个关键酶基因表达发生了不同程度的变化,其中,化感水稻PI312777有6个基因表达下调,6个基因则上调;而非化感水稻Lemont有7个基因表达下调,5个基因表达上调。在供氮条件从高向低改变的过程中,两水稻中有11个基因的表达行为（上调或下调）相同,从分子水平上,证实了它们萜类代谢相关基因在响应供氮环境变化的行为生态上是相同或相似的。低氮引起两水稻催化生成与化感物质相关的单萜、倍半萜、二萜、三萜类物质的合成酶基因表达量均显著下降,从而认为营养胁迫引起水稻化感抑草作用增强与萜类物质代谢变化无关。还讨论了营养胁迫引起萜类物质代谢变化与内源激素合成和生长速率减缓的关系,认为水稻甲羟戊酸代谢途径支路中3-羟基-3-甲基戊二单酰CoA合酶、3-羟基-3-甲基戊二单酰CoA还原酶和甲羟戊酸激酶相关基因表达量不同程度的上调,维持了生长所必需的激素水平。 相似文献
18.
毛白杨12种microRNAs的低温胁迫差异表达分析 总被引：2，自引：1，他引：1
为了探讨microRNAs (miRNAs)在杨树低温胁迫不同时间段的差异表达规律,初步鉴定参与杨树低温胁迫响应的miRNAs,以重要乡土树种毛白杨为材料,进行不同时间段(0、8、14、20 h)的低温胁迫(4℃)处理,分别提取小片段RNAs (<200 nt),利用实时定量PCR技术研究毛白杨在低温胁迫后12种miRNAs的差异表达规律。结果显示,miRNAs的表达在低温胁迫下有显著变化,且呈现动态反应。在低温胁迫下,大部分miRNAs的表达受到抑制。miR168a、miR169ac、miR394a-3p、miR530a的表达量在各个时间段显著下调。该研究初步表明,miRNAs在调控毛白杨对低温胁迫的反应中起着重要作用。 相似文献
19.
Jakub Kuczyński Tomasz Twardowski Jerzy Nawracała Joanna Gracz-Bernaciak Agata Tyczewska 《Journal of Agronomy and Crop Science》2020,206(6):759-772
Chilling stress is a major factor limiting the yield of soya bean [Glycine max (L.) Merr.] on a global scale. However, the regulatory network that controls the chilling response of soya bean remains unclear. In the present study, phenotyping and quantitative analyses of miRNAs in soya bean under chilling stress were carried out to determine the impact of environmental constraints on soya bean productivity. Measurements done during soya bean growth in chilling along with the results of field trials indicated that the cultivars Augusta and Fiskeby V responded differently to low temperatures. Although chilling affected the reproductive development of both cultivars, the final seed output remained unchanged. The differential expression of miR169, miR319, miR397 and miR398 under cold stress was detected using ddPCR. Upon chilling in the reproductive stage, we found that these miRNAs had contrasting expression profiles in Augusta and Fiskeby V. A set of candidate target genes was predicted based on degradome sequencing data. A negative correlation was found between the expression of miR169, miR319 and miR398 and their targets in the roots of both cultivars. Our work elucidates the impact of chilling stress on the productivity of two soya bean cultivars and reveals the importance of miRNA involvement in the low temperature response. 相似文献