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科研進展

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

文章來源:資源植物與生物技術(shù)重點實驗室  |  發(fā)布時間: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。可能是因為胚乳具有不均等的父母本基因組劑量,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。 

  劉愛忠團隊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的表達規(guī)律,揭示了lncRNAs與其臨近的蛋白編碼基因表現(xiàn)了強烈的共表達,而且它們參與了不同的表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò),強烈地暗示了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,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行表達,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等位位點的表達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,進一步強烈暗示了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的表達影響提供了新的認識。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目(2015BAD15B02),國家自然科學(xué)基金項目(31661143002, 3177183931701123)和云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃項目(2016FB060)的支持。

  文章鏈接 

 

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

  (責任編輯:李雪)


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