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信使RNA(mRNA)由于编码蛋白质,在分子生物学研究中一直扮演主要的角色。但近十年来,microRNA、piRNA等一系列重要的非编码小RNA基因的发现,开启了非编码RNA研究的新时代。小RNA(small RNAs)基因是一类重要的非编码RNA,主要包括微小RNA(microRNA,miRNA)、piRNA(piwi—associated RNA)、小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)和一些较长的非编码RNA。其中,微小RNA基因的研究是重点和热点。
微小RNA是生物体内一个重要的调节因子,广泛地参与了生物体内正常发育、细胞的分化以及凋亡、肿瘤形成和癌症发生等生命过程。相对于哺乳动物,农业昆虫微小RNA的研究则相对滞后。由于传统的实验手段发现微小RNA费时费力,且受到诸多因素的限制,因此微小RNA基因的发现仍然十分重要。高通量测序技术的发展,为研究微小RNA提供了一个强有力的工具,使大规模的微小RNA发现成为可能。
本文对五个重要的农业害虫(三化螟、甜菜夜蛾、小菜蛾、褐飞虱、灰飞虱)进行了高通量测序,通过整合比较基因组学和机器学习等生物信息学方法,结合参考基因组、转录组数据,在缺乏本物种基因组序列的条件下,建立了一个综合的预测微小RNA的生物信息学流程,通过3个途径预测了农业害虫的微小RNA基因并进行了靶标预测分析。
1、通过利用与miRBase数据进行同源比对的方法,以家蚕、豌豆蚜为参考物种,发现188个保守的微小RNA前体序列;
2、结合参考基因组,利用mireap软件成功发现了52个微小RNA;
3、通过结合mRNA转录组数据,利用miRDeep软件,成功的发现了41个微小RNA;
4、通过对转录组数据进行分析处理,获得11501个相对完整的3 UTR。利用miRanda软件对281个微小RNA基因进行靶标预测,成功预测到3197个靶基因。