论文部分内容阅读
长链非编码RNA是指长度大于200nt的非编码RNA,其分子结构同mRNA较类似,具有5’端帽子和3’端ploy A尾巴。长链非编码RNA的生物学功能较多,它可以作为信号分子、诱饵分子、引导分子、支架分子来调节基因表达。近年来,随着高通量测序的广泛运用,植物长链非编码RNA的研究也取得了较大进展。棉花纤维作为最重要的天然纤维,在国计民生中起着举足轻重的作用;棉花纤维是种皮毛,纤维素含量90%以上,作为最长的单细胞之一,是研究细胞分化和伸长,同时也是研究次生壁沉积和纤维素合成的模式细胞。而目前,关于长链非编码RNA如何影响棉花纤维发育的研究为数不多。2015年王茂军博士通过分析棉花转录组数据,鉴定出棉花纤维不同发育时期高量表达的共11个lncRNA,本研究基于王茂军的研究结果,以其中5个纤维起始期优势表达的lncRNA作为研究对象,获得了棉花RNAi转基因系,并对这些lncRNA的功能进行了初步研究。具体结果如下:1、利用公共数据库数据,对纤维起始优势表达的5个lncRNA的在陆地棉中表达模式进行分析,发现3个lncRNA在0DPA的表达量明显高于其他组织。其中Ghir_A01G011040表达量最高,在0DPA和5DPA的FPKM值分别为215.11、36.85;2、获得了这5个lncRNA的转基因棉花株系,其中单拷贝且表达下调的转基因株系包括:Ghir_A06G015820的1-1、1-2、1-32,Ghir_D08G008390的2-14、2-17、2-23,Ghir_A01G011040的4-14、4-22、4-37等。经手梳法测定成熟纤维长度,发现这5个lncRNA的转基因株系纤维都有变短趋势,其中Ghir_A01G011040的纤维变短的表型变化最显著;3、继续测定Ghir_A01G011040-RNAi的T3代株系成熟纤维长度,发现与对照相比,纤维变短趋势和T1代一致。原位杂交结果显示转基因材料的杂交信号显著低于野生型,且Ghir_A01G011040的表达在靠近胚珠外表皮的位置;4、分析Ghir_A01G011040-RNAi的3个不同转化事件和对照(阴性和野生型)0DPA胚珠的转录组,筛选出1396个差异基因,其中相对对照上调表达的基因有744个,下调的有652个。通过GO分析,发现这些差异表达基因较多聚集在甲基化、karrikin响应(response to karrikin)、纤维素生物合成(cellulose biosynthetic process)、高尔基体组织(Golgi organization)、核酸绑定(nucleic acid binding)等路径;5、选取表达量变化倍数大于1.5的12个差异基因进行qRT-PCR表达量验证,其结果与RNA-seq结果一致。这些差异基因中包括细胞壁结构蛋白Ghir_A07G016470、谷胱甘肽S-转移酶DHAR2(Ghir_A05G036540)、隐色花青素双加氧酶ANT17(Ghir_D08G019350)和赤霉素调节蛋白4 GASA4(Ghir_D09G001540)。通过我们的实验结果推测lncRNA可能通过调控相应的代谢路径来调控纤维起始和伸长,但是如何调控这些路径还需要进一步深入研究。