全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序在植物研究中的應(yīng)用 （黃瓜、番茄、大白菜、泡桐、擬南芥、茶樹(shù)、胡楊、玉米）

發(fā)稿時(shí)間：2019-07-26來(lái)源：天昊生物

在植物研究領(lǐng)域，利用全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法，通過(guò)檢測(cè)mRNA、lncRNA、miRNA及circRNA的差異表達(dá)情況，構(gòu)建競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源RNA（ceRNA）網(wǎng)絡(luò)并提出可能調(diào)控模型，已成為研究轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制的一種新方法。這種研究策略針對(duì)植物的發(fā)育過(guò)程、生物脅迫及非生物脅迫領(lǐng)域尤為常見(jiàn)（表1）。

表1、植物全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序部分文章列表

 

下面就分享一篇經(jīng)典文章：

題目：ceRNA Cross-Talk in Paulownia Witches' Broom Disease

叢枝病泡桐中的ceRNA交互作用

發(fā)表雜志：Int J Mol Sci.    影響因子：4.183    發(fā)表日期：2018-8-20

 

 

摘要一覽

長(zhǎng)鏈非編碼核糖核酸(lncRNA)、環(huán)狀核糖核酸(circRNA)和小核糖核酸(miRNA)在生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)中起到很重要的作用。然而，它們?cè)谂萃┲械淖饔蒙胁磺宄?。為了鑒定泡桐叢枝病（PaWB）的泡桐RNAs變化，并研究它們?cè)谂萃﹨仓Σ「腥具^(guò)程中的作用，本研究對(duì)健康和感染叢枝病的泡桐進(jìn)行了全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。共鑒定出3126個(gè)lncRNAs、1634個(gè)circRNAs和550個(gè)miRNAs。其中，229個(gè)lncRNAs、65個(gè)circRNAs和65個(gè)miRNAs差異表達(dá)。研究者構(gòu)建了一個(gè)ceRNA網(wǎng)絡(luò)，它包含5個(gè)miRNAs、4個(gè)circRNAs、5個(gè)lncRNAs和15個(gè)mRNAs，所有這些都在健康和感染的泡桐之間有差異表達(dá)。這項(xiàng)研究提供了泡桐中第一個(gè)候選ceRNAs目錄，并揭示了泡桐產(chǎn)生PaWB的分子機(jī)制。

 

研究思路

 

 

研究結(jié)果

 

圖1、健康和感染的泡桐植株形態(tài)。(a)健康的泡桐，(b)受感染的泡桐

與健康的泡桐不同，受感染的泡桐表現(xiàn)出多分枝情況 (圖1)。

 

 

圖2、四種RNAs在健康和感染的泡桐中的表達(dá)變化分析 

經(jīng)過(guò)Epicentre Ribo-Zero Gold Kit (Illumina)去除rRNA及miRNA建庫(kù)測(cè)序后，對(duì)檢測(cè)到的序列比對(duì)泡桐基因組，最終得到差異表達(dá)的miRNA, mRNA, lncRNAs 和circRNAs（圖2）。

 

 

圖3、ceRNA網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。粉色：miRNA，紫色：lncRNA，藍(lán)色：circRNA，黃色：mRNA。

經(jīng)過(guò)聯(lián)合分析，獲到ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖?？梢?jiàn)ceRNA網(wǎng)絡(luò)主要由三個(gè)部分組成，分別以pf-miR156j和pf-miR172i、pf-miR8767a/b或pf-miR172h/k為中心。

 

 

圖4、qRT-PCR驗(yàn)證分析

 

本研究隨機(jī)選擇了10個(gè)miRNAs、15個(gè)lncRNAs、20個(gè)mRNAs和7個(gè)circRNAs來(lái)證實(shí)測(cè)序技術(shù)的可靠性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)10個(gè)miRNAs，14個(gè)lncRNAs，18個(gè)mRNAs，

7個(gè)circRNAs與序列結(jié)果的趨勢(shì)一致(圖4)。結(jié)果表明，全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果是可靠的。

 

 

圖5、PaWB的作用假設(shè)模型圖

 

基于ceRNA網(wǎng)絡(luò)，研究者提出了一個(gè)PaWB的假設(shè)模型(圖5)。該病原菌影響到了植物的激素(吲哚乙酸、赤霉素和生長(zhǎng)素)、葉綠體、蛋白質(zhì)和氨基酸以及防御反應(yīng)相關(guān)RNAs的變化。

 

全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

• rRNA去除建庫(kù)，保留了完整的RNA種類(lèi)信息；
• 鏈特異性文庫(kù)，可以保留轉(zhuǎn)錄本的鏈信息，更準(zhǔn)確地檢測(cè)反義RNA；
• 使用高通量測(cè)序，能夠獲得更加全面的RNA信息，包括低豐度的RNA；
• 通過(guò)測(cè)定的序列信息精確地分析不同類(lèi)型RNA的表達(dá)豐度變化及其生物學(xué)功能；
• 分析同一樣本中的mRNA、lncRNA、miRNA和circRNA四種類(lèi)型RNA，明確這些RNA之間的共表達(dá)和調(diào)控關(guān)系，揭示ceRNA調(diào)控機(jī)制。

關(guān)于天昊

天昊生物具有豐富的轉(zhuǎn)錄組和全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序經(jīng)驗(yàn)，我們致力于為研究者提供高質(zhì)量的科研策略咨詢(xún)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)服務(wù)和遺傳數(shù)據(jù)分析服務(wù)，期待成為大家科研工作中的“昊”助手與“昊”伙伴。歡迎聯(lián)系我們具體咨詢(xún)！郵箱：techsupport@geneskies.com 電話(huà)：400-065-6886