青島農業大學首次揭示豆類作物small RNAs單向運輸現象

2021-01-21 17:25:40 來源: 科技日報 作者: 王健高

科技日報記者 王健高 通訊員 曲天澤

1月21日,記者從青島農業大學獲悉,國際著名期刊Nature Plants1月15日在線發表了青島農業大學生命科學學院作物應用基因組團隊與美國普渡大學合作完成的題為“Unidirectional movement of small RNAs from shoots to roots in interspecific heterografts”的研究論文,首次報道了豆類作物small RNAs單向運輸的現象。同時Nature Plants刊發了澳大利亞La Trobe 大學Mathew G. Lewsey教授題為“Small RNAs shoot for the root”推介文章,揭示small RNA才是真正的遠程“傳令兵”,而不是mRNA。

這是青島農業大學作物應用基因組團隊近三年來第二次在Nature Plants期刊發表論文。青島農業大學生命科學學院李帥副教授、美國普渡大學王旭彤研究員為論文第一作者;青島農業大學碩士研究生徐文英、劉通和蔡春梅副教授,美國普渡大學博士研究生陳李洋、Chancelor B. Clark為共同作者;青島農業大學馬漸新教授為通訊作者。

青島農業大學生命科學學院負責人介紹,該團隊于2018年1月在Nature Plants發表論文Elevation of soybean seed oil content through selection for seed coat shininess,李帥為共同第一作者,馬漸新為通訊作者。

馬漸新介紹,近二十年來,可移動small RNA在植物生長發育過程中的調控一直是研究熱點,然而迄今為止,只有少數small RNAs被發現具有移動性,并且能夠作為系統性信號(systemic signaling)在目標部位調控基因的表達。近年來,嫁接實驗和高通量測序技術已經應用于全基因組水平的移動mRNA鑒定,但是對于移動mRNAs的完整性及目標組織中的相對豐度還依然不夠清楚。

圖:可移動sRNA和mRNA運輸的方向及在受體組織中的表達量

(a)miRNA移動和積累模式圖;(b)可移動mRNA和sRNA在受體組織中的表達量;Gm為大豆組織、Pv為菜豆組織

李帥介紹,該研究團隊利用大豆與菜豆異源及自嫁接植株作為實驗材料,通過small  RNA-seq分析發現,移動的small  RNAs表現為由莖端到根部的單向運輸;多數small RNA表現出不能由根部產生,但在根部高豐度積累。通過降解組測序和5’-RACE實驗證明了移動的small RNAs由莖端運輸到根部后,能夠在后轉錄水平調控基因在根部的表達。另外,通過RNA-seq和ONT RNA-seq技術鑒定了數千個基因的可移動mRNAs,其中一半以上的可移動mRNAs為全長轉錄本。但是,該研究發現,移動到目標組織中的mRNAs僅占目標組織該總mRNAs中極少的一部分。這一現象與small RNAs的單向運輸,在根部積累的現象完全不同。這些結果表明,可移動的small RNAs和mRNAs在功能和運輸機制上有很大的不同。

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責任編輯:冷媚
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