花是植物最重要的經濟器官，花期、花型及花序的分枝等重要性狀都是花發育的外在表現.花發育的研究也是分子生物學和發育生物學研究中最活躍的領域。植物生理學的研究表明，成年植物經過一定的營養生長階段，便由營養型分生組織進入感受態.此時如遇適宜的外界因子，如光周期、光質、低溫春化等，營養型分生組織即轉化為花序型分生組織，即成花誘導.植物花的發育受環境因子的影響，但從本源來說是環境因子影響這基因調控。隨著生物技術不斷發展的今天，科學家們開始從表型背后去挖掘潛在的功能基因，并對一大批植物進行分子層面的研究.目前，擬南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（O ryza sativaL.）、楊樹（Populus trichocarpa）、葡萄（Vitis vinifera）、番木瓜（Carica papaya）、蘋果（Malus ×domestica）等基因組測序完成，為后續的分子研究奠定了基石.

miRNA 最早在線蟲（Caenorhabditis elegans）中的Lin-4 和 Let-7 中發現（Lee et al., 1993; Reinhart et al.,2002），隨后在人、鼠、線蟲中發現了近百種 miRNA（Lau et al., 2001; Lagos-Quintana et al., 2001），并于2002 年首次在模式植物擬南芥（Arabidopsis thaliana）中發現（Reinhart et al., 2002）。模式植物擬南芥上miRNAs 的發現，開啟了植物 miRNAs 研究的新紀元.植物 miRNAs 基于與靶基因的完全匹配或近似完全匹配以切割靶基因的方式在轉錄后水平調控靶基因的表達（Reinhart et al., 2002）。雖然植物中 miR-NA 的發現較動物中 miRNA 的發現晚 10 年，但隨著鑒定方法的不斷發展，關于 miRNA 的報道越來越多，miRNA 的作用也越來越受到重視。植物體中miRNA 可參與植物整個生命進程，包括生長發育、器官形成、新陳代謝、細胞增殖和凋亡、逆境脅迫、信號轉導以及自身的反饋調節等復雜的生理過程.

在秀麗線蟲中，miRNA 首次被確認有調控其從幼年到成年過渡的功能，隨后在植物 miRNA 中這種調控功能也被證實（Reinhart et al., 2000; Lin et al., 2003）。隨著研究不斷的深入，發現 miRNA 在植物開花時間的調控及花器官發育上起著不可替代的作用.

1 miRNA與植物花期

植物花期由內因與外因所形成的復雜調控網絡控制，內因與外因的交叉結合，控制了頂端分生組織中成花基因的表達（Srikanth and Schmid, 2011; Yam-aguchi and Abe, 2012）。CO （CONSTANS）是最早分離克隆的開花調節基因之一，CO 表達與花期直接相關.GI （GIGANTEA）是生物鐘和光周期的組成因子，連同 FKF1 （FLAVIN BINDING, KELCH REPEATF-BOX 1）去調控 CO 基因的表達（Sawa et al., 2007;Jackson,2009）。CO基因反過來激活花分生組織識別基因，這些基因包括 LFY （LEAFY）、AP1 （APETALA 1）、FUL （FRUITFUL）等基因（Zhou et al., 2013）。同時，在光周期誘導條件下，CO 基因調控 FT （FLOWERINGLOCUSTFT）基因的表達，FT 基因作為信號因子到達莖頂端分生組織處，并與開花位點的轉錄因子作用去激活其他的開花因子（Amasino, 2010; Matsoukas etal., 2012）。當這些基因的表達達到一定的閾值，花器官基因開始表達，花器官形成（Huijser and Schmid,2011）。在這樣復雜的基因調控網中，miRNA 家族起著重要的調節作用.

研究發現，在眾多 miRNA 家族中，miR156 與miR172 對花期的調控起著重要的作用，二者調控作用相反，保守性強，不僅在模式植物擬南芥中有發現，在山核桃（Carya Cathayensis）、梅花（Prunusmume）、臭橘（Trifoliate Orange）等木本植物中也有發現（Wang et al., 2012; 2013; Zhang et al., 2012）。在模式植物擬南芥中，過表達 miR156 和 miR172 發現，前者推遲花期，而后者則提前花期（Aukerman andSakai, 2003; Wu and Poethig, 2006）。在擬南芥和臭橘的研究中發現，miR156 表達量從幼年到成年階段不斷減少，而 miR172 表達增加（Wu et al., 2009; Zhanget al., 2012; Zhu and Helliwell, 2012）。這種表達模式控制著植物幼年到成年營養生長以及后續的生殖生長階段（Huijser and Schmid, 2011; Yamaguchi andAbe, 2012）。

SPL （SQUAMOSA Promoter-binding protein-like）是在植物的生長發育過程中發揮重要調節作用的一類植物特有的轉錄因子，它參與植物生理生化過程（Gou et al., 2011）。研究發現，SPL 在擬南芥生殖生長階段的莖尖和花序中大量表達，表明 SPL 可能在植物的成花誘導中發揮重要調節作用（Zimmermannet al., 2004; Shikata et al., 2009）。擬南芥中 miR156 能抑制 SPL3 的表達，導致早花型（Guo et al., 2008; Wuet al., 2009; Huijser and Schmid, 2011），SPL 單缺陷材料無明顯表型，表明 SPL 蛋白存在功能冗余（Yam-aguchiandAbe,2012）。例如，擬南芥中 SPL9 和 SPL15與開花調控有關，二者功能丟失的突變體表型與過表達 miR156 突變體相似（Guo et al., 2008）；相反，過量表達 SPL9 或 SPL15 的轉基因株系較早開花，葉片呈現老化（Wuetal.,2009;HuijserandSchmid,2011）。在擬南芥中發現，miR156-SPL3 位點受環境溫度調節來影響開花，進而誘導 FT 基因表達（Kim et al., 2012），環境溫度影響 miR156 表達，在較低（16℃ VS 23℃）的外界環境溫度下 miRNA 被發現有較高的表達水平（Lee et al., 2010; Zhu and Helliwell, 2010）；同時還發現，植物的營養狀況與 miR156 表達水平有關，營養物質充當了信號作用（Wahletal.,2013;Yangetal.,2013）。

植株從幼年到成年階段，隨著光合能力的增加，糖類物質也在增加，而糖類物質的積累使得 miR156 的表達減少，糖類物質的減少則導致 miR156 表達增加，繼而導致 SPL 表達減少（Yangetal.,2013）。

miR172 是另一個目前研究較深入的調控花期的 miRNA.研究發現 miR172 是 miR156 下游基因，在花期調控上的作用與 miR156 相反，miRNA172 抑制 AP2 基因表達，從而減輕對花的抑制（Zhu and Helliwell,2010）。擬南芥中，AP2包含6個基因分別是AP2、TOE1 （TARGET OF EAT 1）、TOE2、TOE3、SHLAF-MUTZE （SMZ）和 SCHNARCHZAPFEN （SNZ） （Auk-erman and Sakai, 2003; Yamaguchi and Abe, 2012），擬南芥中 AP2 型蛋白在種子時含量最高，隨著植株的生長，miR172 增加 AP2 型蛋白減少，花的抑制也因此得到減輕（Zhu and Helliwell, 2010）。擬南芥中過表達 miR172,無論在長日照還是在短日照均產生了早花表型（Aukerman and Sakai, 2003; Zhu and Helliwell,2010）；miR172 過表達正調節 FT 基因和花分生組織基因 LFY 和 AP1 （Zhu and Helliwell, 2010）；過表達AP2 型基因如 SMZ 和 SNZ,導致晚花表型（Yam-aguchi and Abe, 2012）；miR172 不僅受 SPL 基因調節，同時也受到光周期和外界溫度影響 （Ao et al.,2012; Yamaguchi and Abe, 2012）。

miR159、miR319 與花期的調控有一定的關系，但對其調控花期的研究不像 miR156 和 miR172 那樣清晰（Amasino,2010）。在文冠果（Xanthoceras sorbifolia）、蘋果（Malus domestica）、金絲桃（H. monogynumL.）等木本植物研究中對 miR159 與 miR319 均有發現（Aoet al., 2012; Xia et al., 2012; Galla et al., 2013），說明二者相對較為保守.miR159 和 miR319 相關的靶基因分別為 MYB 和 TCP 轉錄因子。miR159-MYB 在 GA途徑上起到調節作用，研究發現，在擬南芥中，非誘導條件下可促進開花（Terzi and Simpson 2008; Yam-aguchi and Abe, 2012）；利用 GA 處理，DELLA 降解導致 miR159 增加（Jin et al., 2013）；miR159 在 GA 誘導 MYB33、MYB65 和 MYB101 途徑中，起到了調節作用，過表達 miR159a 延遲開花，MYB33 和 LFY 轉錄水平也隨之降低.擬南芥中 miR319 的靶基因分別是 TCP2、TCP3、TCP4、TCP10 和 TCP24 （Rubio-SomozaandWeigel,2011;Endoetal.,2013）。miR319-TCP交互作用與其他的 miRNA 作用方式存在差別，二者堿基配對出現 6 個錯配（Schommer et al., 2012），而在大多數植物中 miRNA 與靶 mRNA 錯配不超過 4 個。

在擬南芥研究中，長日照條件下，過表達 miR319 延遲開花（Jones-Rhoades et al., 2006; Terzi and Simpson,2008），其靶基因 TCP4 功能的丟失與其出現了相同的表型（SarvepalliandNath,2011;Schommeretal.,2012）。

miR159 與 miR319 在堿基序列上存在很大的相似性，但這兩個 miRNA 不能交叉調節 TCP 和 MYB,表明miR159 和 miR319 在植物發育中起著重要調節作用（Jones-Rhoadesetal.,2006;Palatniketal.,2007）。

miR390 和 miR399 對花期上的調控作用沒有那么直接.擬南芥中 miR390 通過間接抑制 ARF3（Auxin Response Factor 3）和 ARF4 轉錄因子（Endo etal., 2013; Rubio-Somoza and Weigel, 2011）。ARF3 和ARF4 對幼年期到成年營養階段的轉變有促進作用，miR390 通過延長幼年階段來延遲開花（Rubio-So-moza and Weigel, 2011），ARF3/4 的增加誘導 SPL3/4表達，加速幼年到成年營養生長階段（Rubio-Somozaand Weigel, 2011）；環境溫度可以調節 miR399,miR399 調控模型為 miR399-PH02-IPS1,過表達miR399 或 PH02 功能丟失，長日照條件下生長在正常的環境溫度（23℃）下較早開花，而在低溫下花期沒有變化，表明 miR399 調控與環境溫度有關（Kim etal., 2011）。

2 miRNA與植物的花器官

植物完全花自外向內由 4 輪器官組成，分別為花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊.Coen 和 Meyerowitz （1991）在研究擬南芥和金魚草（Antirrhinum majus）時提出了花發育的 ABC 模型，認為決定花器官發育的基因分為 A、B、C 三類，三類基因互相協作共同調控花器官的發育.

通過對擬南芥研究發現，miRNA 對植物的花型起到重要的調節作用.miR164 家族（miR164a,miR164b, miR164c） 靶基因為 NAC （CUP-SHAPEDCOTYLE-DON1 （CUC1）與 CUC2）轉錄因子。miR-NA164 家族被預測負調控 CUC1、CUC2 和 NAC 家族的另外 4 個基因（Erik et al., 1996），調控植物花瓣，雌、雄蕊間的轉化。CUC1 和 CUC2 是兩個器官原基形成所必須的基因，與器官形成的調節有關，在CUC1 和 CUC2 雙突變體中，出現了器官融合、雌蕊和雄蕊的減少或丟失的表型（Mitsuhiro et al., 1997）。

在文冠果的研究中發現，miR164 使分生組織保持和花器官分離（Ao et al., 2012），在梅花、文冠果中miR164 起到負調節作用，在花芽發育階段與雄蕊的發育有關（Ao et al., 2012; Wang et al., 2013）。在擬南芥的突變體 eep1 中，主要表型是早花中花瓣數目增加（Baker et al., 2005），靶基因 CUC1 和 CUC2 轉錄本表達增加（Baker et al., 2005），在轉基因株系中從它的內源啟動子中表達 CUC1 的 miR164 抑制因子結構，導致了花瓣數目的減少（Baker et al., 2005）。在文冠果的野生型與突變體研究發現，miR164 在野生型積累量較同一時期的突變體高（Ao et al., 2012），由此可知，eep1 重瓣型產生的分子基礎是 CUC1 和 CUC2mRNA 的增加（Baker et al., 2005）。在花芽中 miR164c表達分析表明，miR164c 表達強烈，CUC1/2 轉錄子也有積累，表明通過完全消除 CUC1/2 mRNA,miR164c 也許不能調節花瓣數目（Baker et al., 2005），所以調節好 miR164 與其靶基因間的關系是使植物花型完整的關鍵。miR163 家族與 SUPERMAN 轉錄因子有關，此基因在擬南芥中控制花器官的形態建成，尤其是調控雄蕊和心皮邊界的發育，這個基因在花發育的早期表達，同時此基因與花發育的 ABC 模型中的其它基因互作.金絲桃中 miR414 在花發育過程中存在大量轉錄本，預測其對花發育的調控有重要作用（Galla et al., 2013）。miR172 與 miR156 對花期的調控作用非常明顯，二者對花型的調控也有一定的作用。miR172 在花發育的早期起到關鍵作用，miRNA172 抑制 AP2 表達，使花瓣數目減少。獼猴桃（A. chinensisPlanch）研究中，AP2 基因在花瓣組織中高度表達，在突變體多重花被中積累量增加，表明 AP2 參與花被的調控（Varkonyi-Gasic et al., 2012）。在野生型獼猴桃花中，上表皮、雄蕊的維管結構、心皮的維管薄壁組織中均發現 miR172,所以獼猴桃花被中 miR172 的積累可能是由維管組織中 miR172 運動引起的（Varkonyi-Ga-sic et al., 2012）。在獼猴桃突變體花中 miR172 減少，可能是花器官中局部下調的結果，也可能是 miR172分布的調節錯誤造成的，同時也不排除維管組織發育被擾亂引起的（Varkonyi-Gasic et al., 2012），而后者可能是其根本的影響因素.

擬南芥中過量表達miR172 可使花瓣數目減少，萼片轉為心皮，用強啟動子過表達抗 miR172 的靶基因 AP2,導致花器官的同源轉換（Chen, 2004）；過量表達 miR172 能夠引起AP2 蛋白水平的降低，同時也會產生異?；ǖ谋硇停ˋukerman and Sakai, 2003; Chen, 2004）。擬南芥中SPL 表達量減少，頂端優勢降低，花序長變短，增加花序分支增多，花序的形態建成也因此受到干擾（Schwab et al., 2005; Shikata et al., 2009），SPL 基因對花青素合成代謝過程中起負調控作用，增加 miR156活性會促進擬南芥花青素的積累（Gou et al., 2011）。

在擬南芥研究中發現 miR166/165 靶基因有 5個，分別為 REVOLUTA（REV）、PHABVLOSA（PHB）、PHAVO-LVTA （PHV）、CORONA （CNA）/ATHB15 和ATHB8,miRNA 通過降解靶基因起到調控作用（Williams et al., 2005; Byrne, 2006）。在山核桃研究中發現 miR166 表達最豐富，且很保守（Wangetal.,2012）。

擬南芥中 miR165 家族有 2 個成員，miR166 家族有7 個成員，成熟的 miR165 與 miR166 序列僅有 1 個核苷酸的差別（Reinhart et al., 2002），盡管僅有 1 個核苷酸的差別，但二者均對所有的 5 個靶基因起作用（Tangetal.,2003）。如在擬南芥突變體 men1 和 jba-1D中 miR166a 和 miR166g 被激活，靶基因 PHB、PHV和 ATHB15/CNA 轉錄水平顯著減少，REV 和 ATHB8變化不明顯（Kimetal.,2005）；在 men1 和 jba-1D 突變體中，出現了一系列不同的表型變化，包括花分生組織、花結構、雌蕊發育及葉子形態（Kim et al., 2005），miR166a/miR166d 主要在雌蕊中表達，miR166b 在胚珠和柱頭上表達，miR166d 在胚珠中高表達，而miR166g 表達范圍較廣泛，它在柱頭、雄蕊和花托上均有表達，但在胚珠上沒有表達，miR166/165 在萼片和花瓣中表達水平相當低，所以說 miR166/165 基因在不同植物組織中存在著空間和時間上的表達形式。在文冠果的突變體中 miR166g 顯著上調，miR166g 在突變的文冠果中表達量高于野生型（Ao etal., 2012），表明 miR166 調控雌蕊和心皮發育。在擬南芥 men1 和 jba-1D 突變體中 miR166/165 超表達，使得 SAM（shootapicalmeristem）活動加速，從而花的結構被破壞；干細胞基因如 WUS（WUSCHEL）和 CLV3（CLAVATA3），在 miR166 高表達的突變體中表達量顯著變化（Kimetal.,2005），WUS 顯著上調，CLV3 確略有下降（Kim et al., 2005），表明 miR166/165 也許通過WUS-CLV路徑行使功能。

miR319 家族由 miR319a、miR319b 和 miR319c組成，三者在植株幼苗和花序中均有表達，但是在雄蕊和花瓣中只能檢測到 miR319a 明顯的持續表達（Nag et al., 2009）。在擬南芥 miR319a 突變體中觀察發現，花瓣狹窄，矮短以及雄蕊存在嚴重生殖缺陷（Nag et al., 2009）。在文冠果中發現 miR319 與花器官的大小和形狀有關，突變體中 miR319 的表達量高于野生型（Ao et al., 2012）。進一步研究 miR319a 和其 5個靶基因表達發現，TCP4 是 miR319a 主要的靶基因且對其調控在花發育過中尤其是花瓣和雄蕊起著至關重要的作用.