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RNA编辑是指发生于基因转录后的加工修饰现象,包括核苷酸的插入、缺失和替换。1986年RNA编辑首次在原生动物锥虫线粒体基因cox2上发现。随后的研究表明,RNA编辑广泛地存在于病毒、真菌、植物和动物细胞中。在高等植物中RNA编辑的普遍方式为C-U的转变,也存在少量的U的插入和U-C的转变。已有研究表明,RNA编辑具有生物学意义。棉花是一种重要的纺织纤维原料,本课题组前期已经完成棉花叶绿体蛋白编码基因RNA编辑位点的测定,结果显示棉花叶绿体基因转录本中有较多的RNA编辑位点。但棉花线粒体中RNA编辑位点还鲜有报道。本研究以棉花徐州142(WT)的纤维及其无毛突变体(fl)的胚珠为材料,采用RNA-seq测序和RT-PCR扩增测序等技术,测定和分析了棉花纤维和胚珠线粒体基因的RNA编辑位点,取得的主要研究成果如下:1、RNA-seq测序显示棉花纤维生长发育过程中,线粒体基因组中一共有626个RNA编辑位点,在基因组的编码区和非编码区均有分布。野生型徐州142的纤维有560个编辑位点,无毛突变体的胚珠中有543个编辑位点;其中479个编辑位点为纤维和胚珠共有,79个编辑位点为纤维特有,64个为胚珠特有;纤维样品的编辑效率普遍高于胚珠样品;胚珠中,蛋白编码区编辑位点数较纤维少4.8%,基因间隔区较纤维少3.0%。2、棉花线粒体的RNA编辑具两种类型,C-U的编辑及少量U-C的编辑。14个U-C编辑事件中,除了 rp116-362和atp4-423外,其余12个编辑位点在基因间隔区,其中7个编辑位点为纤维和胚珠共有,6个编辑位点为纤维特有。纤维和胚珠中均检测到线粒体tRNA编辑现象,位于基因组37077位,对应tRNAAsn的第33位碱基。3、对两种棉花线粒体基因转录丰度进行分析,结果显示:胚珠中有4个基因显著上调,4个基因显著下调。显著上调的基因包括atp4、atp8、ccmFN和rp11O,下调的基因包括:atp1、ccmFC、nad3 和 rps12。4、进一步使用克隆测序法对两个样品蛋白编码区的RNA编辑位点进行了检测,结果显示:高通量测序的结果能覆盖克隆测序结果的78%,通过滤除冗余编辑位点,两种测序方法一共获得了 685个RNA编辑位点,其中纤维样品中含有617个编辑位点,胚珠样品中含有598个编辑位点。纤维样品中通过高通量测序获得的蛋白编码区中特有的编辑位点有56个,克隆测序特有的编辑位点有60个,分别比胚珠样本多13和1个。5、棉花纤维和胚珠中的蛋白编码基因有26差异编辑位点,分布于nad4、sdh4、atp1、rp11O、rps4、ccmFN及matR中。ccmFN存在最多差异编辑位点达9个,atp1有5个差异编辑位点,sdh4、matR、rps4、rp110中各有2个编辑位点,nad4与nad9有1个差异编辑位点。除了 nad4、sdh4、matR上的5个编辑位点为胚珠特有外,其余21个编辑位点为纤维样品特有,其中有11个位点编辑后,使相应氨基酸的保守增加。6、棉花线粒体蛋白编码基因中,RNA编辑主要发生在密码子第一位及第二位,占编码区编辑位点的86%。对编码区395个编辑位点编辑前后氨基酸的变化分析显示:63个编辑位点为沉默编辑;332个编辑位点可造成氨基酸的改变。155个位点显著影响氨基酸性质,其中,生成疏水氨基酸的RNA编辑占83.2%。大部分棉花线粒体编辑位点并不能恢复氨基酸的保守性。因此,与植物叶绿体RNA编辑不同,植物线粒体中的RNA编辑位点可能以中性方式进化。