葡萄叶绿体基因组分析及环状RNA在砧穗间的传递性研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:klose123
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近年来研究表明,circRNA、RNA、lincRHA、siRNA等是一种具有外来信号功能的分子,可以在其细胞、组织及器官之间进行运输,还可以参与运输相关的反应机制。目前,有大量研究证明植物中确实存在远距离运输的m RNA和非编码RNA,但关于circRNA在植物中的远距离移动未见报道。本研究选取‘玫瑰香’/‘双红’葡萄嫁接苗枝条韧皮部为样品,利用高通量测序鉴定葡萄circRNA,并对葡萄circRNA的特征和功能进行分析,并对circRNA在不同葡萄品种间的传递性展开深入研究,筛选可以在砧木和接穗间进行传递的可移动circRNA。选取‘玫瑰香’和‘双红’葡萄幼嫩叶片为样品,进行叶绿体基因组测序,并与circRNA测序结果进行比对分析,区分可能来自叶绿体基因组的circRNA。研究结果如下:1.对‘玫瑰香’和‘双红’葡萄幼嫩叶片进行叶绿体基因组测序获得2条完整的叶绿体基因组序列,长度分别为160915 bp、161558 bp,均包括一对反向重复区,前者每个26354 bp,后者每个26239 bp,且均被一个小单拷贝区和大单拷贝区隔开。2个葡萄叶绿体基因组均包含133个单基因,包括88个CDS,8个r RNA和37个t RNA基因,且这些基因都是以单拷贝形式出现。系统进化树显示‘玫瑰香’与‘双红’葡萄均被划分为真葡萄亚属,而‘玫瑰香’葡萄与欧洲种群葡萄保守性最高,‘双红’葡萄则与亚洲种群葡萄保守性最高。将‘玫瑰香’葡萄和‘双红’葡萄叶绿体基因组进行circRNA高通量测序,数据显示‘双红’葡萄中circRNA_1|MT479164:15432_57243_+可以成环。2.对‘玫瑰香’葡萄(a)/‘双红’葡萄(b)进行circRNA高通量测序,Find_circ软件预测a和b样本分别预测得到1968个circRNA和2319个circRNA,circRNA长度主要集中在201-800 bp、且主要富集在14号染色体和18号染色体上,主要类型为外显子类型circRNA。2个样本共检测到29个差异表达circRNA,样本b与样本a对比中可以发现差异表达circRNA上调表达14个,下调表达15个。GO基因富集分析结果显示,差异表达circRNA的来源基因主要富集到Cellular Process、Metabolic Process、Biological Regulation、Organelle、Catalytic Activity和Binding等类别。KEGG富集分析主要定位到Energy Metabolism、Transcription、Translation等通路。3.采用分子生物学分析方法,并通过bowtie2软件、samtools-v1.4软件将砧木和接穗样本分别与基因组进行序列比对得到可移动circRNA,共检测到1601个可移动circRNA,其中a传递到b有960个circRNA,b传递到a有641个circRNA。对可移动circRNA的轴调控网络进行靶向预测,绘制circRNA-mi RNA-m RNA调控网络发现circRNA具有同时靶向多个mi RNA及mi RNA靶向多个m RNA作用。circRNA来源基因的注释结果显示,circRNA-mi RNA-m RNA调控网络通过参与碳水化合物结合、ATP结合、氰氨基酸代谢、碳代谢等过程参与植物生长发育及对环境的调控。
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