玉米愈伤组织形成过程中非编码RNA的表达与调控

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非编码RNA(non-coding RNAs,ncRNAs)是植物很多生物过程中重要的调节因子,microRNA(miRNA)和基因间区长非编码RNA(lincRNA)是两类重要的ncRNAs,在植物发育过程中具有重要的调控作用。玉米愈伤组织的形成是影响玉米遗传转化效率的一个重要因素,也是重要的发育过程,然而其形成过程中miRNA与lincRNA的表达变化及其调控关系还尚不明确。本论文以玉米CAL自交系未成熟幼胚的小RNA测序数据和降解组测序数据,鉴定玉米愈伤组织形成中的miRNA及其靶基因,研究它们在愈伤组织形成过程中的表达变化,同时结合转录组测序数据,挖掘愈伤组织形成中的lincRNA,对其进行特征分析,并探讨lincRNA与miRNA在愈伤组织形成中的调控关系。主要结果如下:1、利用玉米授粉后10天的未成熟幼胚在含生长素类似物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和不含2,4-D的培养基上分别培养2天、4天和8天后取样,进行小RNA测序分析,鉴定了玉米愈伤组织形成过程中174个已知的miRNA和175个新发现的miRNA。对不同时间点的样品进行差异表达分析,获得2,4-D处理下53个差异表达的miRNA,筛选到miR166、miR319和miR156等差异表达的miRNA家族,推测这些miRNA可能参与玉米愈伤组织的形成。2、对三个时间点下的6个未成熟幼胚的降解组文库进行miRNA靶标的鉴定,共检测到28个miRNA家族的138个靶标基因,其中大部分为转录因子。SPL和Homeobox转录因子家族的SPL18和HB124,分别作为miR156和miR166的靶标,且表达量变化与对应miRNA的表达变化呈现相反的变化趋势,这两类miRNA和靶标转录因子在模式植物中被报道与愈伤组织形成相关,因此推测可能也是玉米中影响愈伤组织形成的重要候选miRNA和调控基因。3、转录组测序分析共鉴定到1,099个表达的lincRNA,其在转录本长度、外显子数目、转录本数目和表达量方面均比mRNA低。差异表达分析获得431个特异表达的lincRNA,对其进行共表达分析,鉴定到存在两个lincRNA XLOC022416和XLOC030430,分别与玉米愈伤形成的重要候选基因ZmWOX5a和ZmLBD24具有共表达关系。4、进一步研究了玉米愈伤形成中miRNA与lincRNA的调控关系,共检测到34对miRNA-lincRNA的靶标对,结合miRNA靶向的mRNA结果,发现3个lincRNA与同一miRNA靶向的mRNA的表达存在相反的变化趋势,且其中lincRNA XLOC032928在愈伤形成过程的起始时间点第1天和第2天的表达量持续上升,可能受到生长素的诱导,推测该lincRNA可能作为ceRNA参与玉米愈伤组织的形成。
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