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文献解读

集思慧远客户发表文章《落花生中不同发育阶段的雌蕊miRNA分析》

发布日期:2019-03-20 浏览次数:67

  摘要:

  花生是世界上最重要的油料作物之一,为许多人提供了大量的脂质和蛋白质。雌激素在花生胚珠受精后的雌蕊发育中起重要作用。小RNA(miRNA)在植物的许多发育和生理过程中发挥重要作用。因此,分析不同雌激素阶段的miRNA序列,可以探索和验证基因功能。从雌激素阶段A1、A2、A3(分别为5,10和20天的发育期)收集提取小RNA,进行测序。从三个不同阶段获得了266个已知的和357个新的miRNA。A3阶段reads数最多。在木质素分解代谢过程中涉及的基因仅在A1阶段被鉴定。铜离子结合过程也特异性地出现在A1阶段,而生物过程的负调节仅出现在A2和A3阶段。与生长相关的基因仅在A3阶段发现,表明该生长因子可能有助于落花生在这一阶段的快速生长。不同雌蕊阶段的miRNAs的鉴定和评估可以作为进一步研究雌蕊miRNA调节机制的基础。一些生物过程在不同的雌蕊阶段特异性调节,表明miRNA在雌蕊发育中起重要作用。

  

  材料与方法:

  

  材料:落花生(A. duranensis)。  

  取材方法:收集三个不同阶段的雌蕊(A1:5天,A2:10天,和A3:20天),并在RNA提取之前在液氮中速冻。

 测序策略和分析流程:

  测序:Illumina HiSeq2000。  

  分析:预测花生潜在的miRNAs:psRNATarget program;  

  分析潜在靶目标的功能:BLASTx;  

  从头组装:SOAP denovo;

  层次聚类分析:MultiExperiment Viewer;  

  功能注释、GO功能分析、KEGG途径分析:BLASTx。

  

  结果:

  

  1、 序列分析  

  高通量测序用于鉴定雌蕊不同发育阶段的低丰度候选miRNAs,包括miRNA,非编码RNA,tRNA,rRNA,snRNA和snoRNA。在所有的小RNA中,70.62%是A1和A2阶段共有的,而16.28%和13.10%分别是A1和A2阶段独有的。此外,60.45%的小RNA是A1和A3阶段共有的,而15.72%和23.83%分别是A1和A3阶段独有的。64.17%的小RNA是A2和A3阶段共有的,12.33%是A2阶段独有的,23.50%是A3阶段独有的。  

  在雌蕊不同阶段中鉴定的小RNA的数量和种类显示在表1中。

  在三个发育阶段中均检测到大量已知的miRNA。在A2阶段发现最多的miRNA,A1阶段包含种类最多的miRNA,而A3阶段包含种类最少的miRNA。小RNA在不同阶段的长度分布通常决定了它们在特定阶段的作用。如图1所示,A1、A2和A3阶段中的大多数小RNA为21nt,占总的29.9%、34.0%和32.5%。24nt的小RNA的数量分别占总数的26.4%、22.7%和30.4%。21和24 nt小RNAs在植物中最普遍,这与其他花生组织报道的结果一致。

  


  

  2、 已知的和新发现的miRNAs

  三个不同的雌激素阶段(A1,A2和A3)已知的(A)和新发现的(B)miRNA的聚簇分析。

  

  

  不同雌蕊阶段(A1、A2和A3)的基因数比较。A1和A2阶段(A:已知,D:新型miRNA)、A1和A3阶段(B:已知,E:新型miRNA)、A2和A3阶段(C:已知,F:新型miRNA)之间的对比。

  

  

  3、 功能预测

  

  不同雌蕊阶段(A1、A2和A3)的已知miRNA的功能。  

  对于已知的miRNA,发现A1阶段许多基因参与木质素分解过程,而在A2和A3阶段中没有检测到。细胞组分表明46个基因涉及A1阶段的质外体形成,表明花生质发育过程对于阶段A1发展成阶段A2是必要的。在所有三个发育阶段中,大量基因参与不同的结合过程。许多基因参与A1阶段的铜离子结合过程,而在A2和A3阶段中没有发现这些基因。参与蛋白激酶活性的基因在A2阶段中完全发挥作用,表明在该阶段的蛋白激酶比在其他两个阶段更有活性。关于能量消耗(ATP代谢过程、质子运输和ATP水解耦合质子运输)的几个基因仅在A3阶段发现,表明A3阶段可能是生长激素的快速发展阶段。此外,负调节生物过程的基因特异性存在于A2和A3阶段,而在A1阶段没有出现。与A1和A3阶段相比,A2阶段与营养物储存活动相关的基因较少,表明A2阶段可能是生长激素的消耗阶段。

  

  不同雌蕊阶段(A1、A2和A3)新发现的miRNA的功能,与已知的miRNA相似。

  新miRNA参与生长过程的基因只在A3阶段发现,表明在A3阶段雌蕊快速生长。