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科研進(jìn)展

揭示lncRNAs在蓖麻種子發(fā)育中的表達(dá)調(diào)控和遺傳模式方面取得進(jìn)展

文章來源:資源植物與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室  |  發(fā)布時(shí)間:2018-07-16  |  作者:徐偉  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  長鏈非編碼RNAlncRNAs)是基因組轉(zhuǎn)錄水平的重要形式之一,但長期以來lncRNAs的生物學(xué)意義一直缺乏認(rèn)識。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)植物lncRNAs可能廣泛參與調(diào)控植物生長發(fā)育以及對環(huán)境脅迫的反應(yīng)。在開花植物種子發(fā)育過程中由于雙受精現(xiàn)象的發(fā)生產(chǎn)生了2倍體的胚和3倍體的胚乳??赡苁且?yàn)榕呷榫哂胁痪鹊母改副净蚪M劑量,引起了豐富的表觀修飾如胚乳基因組的低甲基化和基因印跡(gene imprinting),但長期以來lncRNAs在胚和胚乳中的表達(dá)式樣及其是否參與種子發(fā)育過程中的表觀調(diào)控還不清楚。對于大部分雙子葉植物(如擬南芥)而言,在種子發(fā)育過程中,胚乳會隨著種子的發(fā)育而消失,從而給調(diào)查胚乳的表觀調(diào)控帶來困難。 

  劉愛忠團(tuán)隊(duì)研究利用雙子葉典型的胚乳型種子植物蓖麻為研究材料,深入解析了lncRNAs的表達(dá)規(guī)律,揭示了lncRNAs與其臨近的蛋白編碼基因表現(xiàn)了強(qiáng)烈的共表達(dá),而且它們參與了不同的表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò),強(qiáng)烈地暗示了lncRNAs在調(diào)控胚和胚乳的發(fā)育中發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能。同時(shí),通過比較發(fā)現(xiàn)lncRNAs在物種間的序列保守性低,而在基因組上的位置保守性高。結(jié)合前期蓖麻種子DNA 甲基化分析的結(jié)果(Xu et al., 2016, Plant Physiology),研究發(fā)現(xiàn)胚乳特異表達(dá)的lncRNAs與胚乳基因組的低甲基化密切相關(guān)。在互交胚和胚乳中(ZB107 × ZB306),絕大部分等位基因能夠按照它們父母本基因組的劑量進(jìn)行表達(dá),顯示出lncRNAs對父母本基因組劑量的改變不敏感(從胚的1m1p到胚乳的2m1p)。但在胚乳中,有lncRNAs等位位點(diǎn)的表達(dá)顯著偏離了父母本基因組比例2m1p的現(xiàn)象,表現(xiàn)出明顯的父母本起源影響(parent-of-origin effect),即基因組印跡;一些印跡的lncRNAs與先前鑒定的印跡基因(Xu et al., 2014, Nucleic Acids Research)在基因組中顯著聚類,且表現(xiàn)出協(xié)同轉(zhuǎn)錄,進(jìn)一步強(qiáng)烈暗示了lncRNAs可能參與了基因組印跡的發(fā)生。 

    該研究結(jié)果為人們理解lncRNAs在植物種子發(fā)育與儲藏物質(zhì)累積過程的作用,lncRNAs的表觀調(diào)控,不平衡的父母本基因組劑量以及基因組印跡對lncRNAs的表達(dá)影響提供了新的認(rèn)識。主要研究成果以Differential expression networks and inheritance patterns of long noncoding RNAs in castor bean seeds”為題發(fā)表在The Plant Journal博士后徐偉為論文第一作者。該研究得到了該研究得到國家科技支撐項(xiàng)目(2015BAD15B02),國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31661143002, 3177183931701123)和云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2016FB060)的支持。

  文章鏈接 

 

  圖(a):胚乳基因組低甲基化對lncRNAs表達(dá)的影響;(b):等位lncRNAs的遺傳表達(dá)模式;(c):印跡lncRNA與印跡基因的協(xié)同表達(dá)和共聚類。 

 ?。ㄘ?zé)任編輯:李雪)


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