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王晓阳1,彭振1,2,邢爱双1,赵盈睿1,马欣丽1,刘方1,2*,杜雄明1,2*,何守朴1,2*
WANG XiaoYang1, PENG Zhen1,2, XING AiShuang1, ZHAO YingRui1, MA XinLi1, LIU Fang1,2*, DU XiongMing1,2*, HE ShouPu1,2*
摘要: 【目的】长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)是一类无蛋白质编码能力,但参与许多重要生命活动调控过程的长度大于200 nt的RNA。通过对亚洲棉无短绒突变体(GA0149)和野生型(GA0146)短绒发育早期的转录组数据进行分析,挖掘调控短绒发育的lncRNA,并明确其调控网络,为进一步解析棉花纤维发育机制奠定基础。【方法】选择GA0146和GA0149 2个材料在开花后当天(0 DPA)及花后3 d(3 DPA)、5 d(5 DPA)和8 d(8 DPA)的胚珠和纤维为材料进行转录组测序。鉴定lncRNA并预测其调控的靶基因;通过mRNA和lncRNA的差异表达分析比较2个材料在不同纤维发育时期的差异。进一步利用KOBAS软件预测对差异lncRNA靶基因进行富集分析预测其参与的生物过程;最后通过实时荧光定量(RT-qPCR)技术对25个差异表达的lncRNAs转录组数据进行验证。【结果】共鉴定获得15 339个lncRNAs,其中11 595个lncRNAs位于基因间区,包括2 428个反义lncRNAs、350个内含子lncRNAs以及966个正义lncRNAs。共有1 932个差异表达lncRNAs(DE-lncRNAs),它们所对应的8 134个靶基因中有788个为差异表达基因(DE-mRNA)。KEGG代谢通路富集表明,DE-mRNAs主要参与植物激素信号转导(plant hormone signal transduction)和内质网中蛋白质加工过程(protein processing in endoplasmic reticulum)。共表达调控网络分析显示,表达量差异比较显著的lncRNA(MSTRG.454250.3)和其所调控的靶基因表达趋势一致,仅在野生型(GA0146)4个短绒发育早期胚珠中特异表达;而lncRNA(MSTRG.454261.4)与其调控的靶基因表达趋势相反,在突变体(GA0149)中的表达量显著高于野生型。RT-qPCR结果证实了转录组数据的真实性。【结论】鉴定了26个与短绒发育相关的lncRNA,其通过调控植物激素信号转导途径相关的吲哚乙酸合成酶基因(Ga03G2421)和生长素响应蛋白基因(Ga05G1344)的表达而影响短纤维的发育。