【項目文章】小RNA組學分析下的進化樹研究揭示山茶花器官發育過程中的保守和家系特異的miRNA

中文名: 小RNA組學分析下的進化樹研究揭示山茶花器官發育過程中的保守和家系特異的miRNA
英文名:Phylogenetic tree-informed microRNAome analysis uncovers conserved and lineage-specific miRNAs in Camellia during floral organ development
雜志:Journal of Experimental Botany,2016
影響因子:IF=5.526

研究背景
在植物中miRNA是源自有發夾結構單鏈前體的內源性小RNA。miRNA和其靶基因的進化代表了一種最動態的基因表達通路,它們在決定植物不同器官發育中起基礎性的作用。本文利用高通量小RNA測序的手段研究了山茶花5個器官的miRNA空間表達譜。

實驗設計

材料:Camellia
取樣組織:五個組織材料(幼嫩葉片、雄蕊、花瓣、心皮和花芽),三個生物學重復
測序策略:百邁客Illumina HiSeq? 2500 ,SE36
測序數據量:每個樣本測了18.9~28.2M的數據量

設計思路:

 

 

研究結果
1、山茶花5個組織保守miRNA分析和新miRNA鑒定
miRDeep2軟件鑒定175個潛在的miRNA。長度分布分析顯示21和22bp的miRNA豐度最高;對成熟miRNA的堿基偏好性分析:21和22bp的miRNA首位堿基偏好于“U”;23和24bp的miRNA首位堿基偏好于“A”。

miRNA長度分布

miRNA堿基偏好性

2、山茶花中MIR160家族的結構和進化分析
將成熟的miRNA比對到植物的ncRNA Database鑒定到19個miRNA。以MIR160家族為例進行系統進化分析:基于pre-miRNA序列來構建MIR160家族系統進化樹。結果顯示保守的c38436.graph_c0_79977與來自葡萄、楊樹、木薯和蓮花的MIR160形成了一個分枝,這也與山茶花的進化地位相一致。

miRNA 160系統進化樹

3、組織間miRNA差異表達分析

組間差異表達miRNA維恩圖

4、組織特異性miRNA鑒定
對不同組織miRNA表達情況繪制聚類熱圖,大部分miRNA在不同組織中特異表達。miRNA表達聚類熱圖顯示一些明顯有著不同表達模式的亞簇,在此主要關注了雄蕊和心皮所特異的2個亞簇。對雄蕊中特異表達的miRNA靶基因進行GO注釋,顯著富集GO term為“DNA intergration ”和“氧化還原”。

miRNA表達量聚類熱圖及GO注釋

5、miRNA-靶基因的表達相關性驗證
選取6個miRNA及其靶基因進行表達驗證,發現4對表現出負相關的關系。例如miRNA167靶向2個SPL基因,用qPCR進行驗證,結果顯示出強的負相關關系。

miRNA及靶基因表達量相關性

6、山茶花中家系特異的miRNAs
(1).為了鑒定山茶花中家系特異miRNA家族,對不同植物中的miRNA家族構建進化樹。發現2個葡萄特異的miRNA家族出現在山茶花中,其中miR3633是高豐度和高識別度的,表明它出現在葡萄和山茶花分化之前。

miRNA家族進化樹

(2).鑒定到12個山茶花家系特異miRNA,將其前體序列與NCBI中山茶花和葡萄轉錄組數據庫進行比對。在葡萄數據集里沒有發現相應的miRNAs,但是大部分都出現在其他山茶花種里,說明這12個miRNAs是以家系特異的方式進化的。

 

文章亮點

1:材料選擇;
山茶花是著名的觀賞植物,因其在不同類型重瓣上產生額外的花瓣形成它獨特的觀賞價值。了解其花器官發育的分子機制有助于新品種的培育。

2:深度數據挖掘,實驗驗證;
從組織特異性和發育調控方面,鑒定了組織特異性保守miRNA,深入進行靶基因功能注釋富集分析揭示其參與器官形成的機制;重點關注控制花器官發育的miRNA-靶基因調控機制,并選擇一些關鍵miRNA-靶基因進行了實驗驗證,為miRNA-靶基因環狀調控方式提供了依據。

3:新的分析角度;
從進化角度對山茶花屬的miRNA進行了分析,描述了山茶花屬miRNA家系特異型的進化方式。

推薦文章
网络棋牌看牌器 靠谱的河北时时官网 时时彩网站服务器出租 内蒙古快三开奖结果大 19200期排列三推荐号 内蒙古福彩时彩的开奖号码 北京赛pk10皇家 下载七乐彩票app苹果 北京赛历史 重庆时时走势图啊 澳门快三规律 云南时时视频直播 微信返利公众号有哪些 北京时时每天多少期 上海时时qq群 七星彩图版区七星彩开心论坛 时时网页缩水手机版