中国林业科学研究院基本科研业务费专项资金项目“十三五”优秀成果汇编报道17

林木遗传育种——山茶非编码RNA的鉴定与调控机制
山茶非编码RNA的鉴定与调控机制
Molecular Charaterziation of Regulatory Noncoding RNA Genes in Camellia Japonica
非编码RNA是指不能编码蛋白质，缺乏开放阅读框的转录产物。非编码RNA能通过调节基因的转录和翻译来影响植物生长发育、胁迫响应等过程。在木本植物的基因组中，包含了大量的非编码RNA基因。因此，通过构建木本植物基因组并结合RNA测序技术，鉴定非编码RNA基因家族的构成，发现具有调控功能的非编码RNA基因，对了解林木性状的分子调控有重要意义。
在中国林科院基本科研业务费专项资金项目（CAFYBB2016SZ001）的资助下，针对山茶属植物中小RNA及长链非编码RNA基因调控花和果实发育的分子机制，科研人员利用高通量测序、基因表达分析、基因功能鉴定等手段，开展了非编码RNA基因的发掘和功能研究，鉴定出microRNA基因143个，证明其中11个是山茶属所特有，进一步研究发现了一个响应温度胁迫的phasiRNA新位点。
以山茶不同组织为对象，分别开展小RNA和全长转录组测序，筛选出具有组织特异性的小RNA和长链的非编码RNA基因，进而通过开展联合分析发掘具有调控作用的非编码RNA。（1）通过针对“小RNA-靶基因”的分析，发现“miR172-AP2”和“miR156-SPLs”是山茶重瓣花内轮器官的发育中两个重要的调控节点，决定内轮器官向雄蕊或瓣化雄蕊的形成过程。（2）首次鉴定出山茶phasiRNA位点37个，克隆验证出其中6个具有高度保守性的位点，并且发现了一个由编码脂氧合酶基因进化出的phasiRNA新位点，该位点能连续产生12个21 bp的二级小RNA，响应低温和高温的胁迫反应。（3）针对全长转录组中基因亚型（gene isoform）鉴定的难点，提出了一个结合长片段和短片段综合分析山茶可变剪接序列的方案（IsoSplitter v1.0），通过逆向追踪分化位点的生物信息学技术，在山茶花中发现了来自61,838个转录本的257,692个位点，又利用短片段比对验证了13,068个同型异构体。主要研究成果在J. Exp. Bot、RNA biology、Sci. Rep.等杂志上发表，获得软件著作权1项。
图片说明:山茶组织特异性非编码RNA基因鉴定
利用山茶不同类型的组织（叶片、花芽、种子、果实）开展深度的小RNA、转录组、全长转录组测序，获取基因表达特异性，利用整合分析鉴定出一个源自脂氧合酶基因的新的phasiRNA位点，响应高温和低温胁迫反应。
中国林科院科技处 2021-05-18

关键词 院基金  科技成果  科技创新  遗传育种  山茶  基因测序  基因鉴定  图片