大麦分蘖相关lncRNA的鉴定与功能验证

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长链非编码RNA(lnc RNA)在基因表达的转录后调控中发挥重要作用。尽管近期测序技术和计算方法发展迅速,使lnc RNA在拟南芥、水稻、玉米等物种中的鉴定成为可能,但lnc RNA在大麦材料中的研究仍然甚微。本课题以野生型多分蘖大麦Bowman及其寡分蘖突变体GSHO1990为材料,进行lnc RNA的鉴定和功能验证,于5个分蘖时期分别对Bowman和GSHO1990的分蘖节取样,提取总RNA,通过去核糖体RNA高通量测序(RNA-seq)和生物信息学鉴定筛选了与大麦分蘖相关的lnc RNA,并开展了初步的功能验证工作。主要的结果如下:1、在两个材料从二叶期到五叶一心期中一共鉴定到4788个lnc RNAs转录本。对鉴定到的lnc RNA进行差异表达分析表明,1267个lnc RNAs在多寡分蘖材料间显著差异表达,且97个lnc RNAs在多寡分蘖材料间的不同时期差异表达趋势一致,从中随机筛选8个lnc RNAs进行RT-q PCR表达量验证,结果表明,lnc RNAs在多寡分蘖材料中的表达量与生物信息学预测的表达量趋势一致。2、通过KEGG通路富集分析发现,97个lnc RNAs的靶基因在光合作用、植物激素信号转导、磷脂酰肌醇信号转导、玉米蛋白生物合成、类胡萝卜素生物合成等途径中大量富集。根据lnc RNA差异表达分析以及靶基因注释结果发掘了9个最可能与分蘖相关的lnc RNAs作为候选lnc RNAs,其中lnc RNA merge.137884(BTRL)在多寡分蘖材料间显著差异表达且趋势一致,其靶基因在水稻中影响分蘖,因此将merge.137884(BTRL)作为候选lnc RNA,研究其对分蘖的影响。3、通过RT-q PCR确定BTRL在多寡分蘖材料间显著差异表达,RACE获得BTRL全长序列1834bp,通过在水稻和大麦材料中进行转基因过表达,验证BTRL调控分蘖的生物学功能。结果发现,BTRL水稻T0代转基因家系的株高显著降低,分蘖数显著增加,穗长、单穗粒数、穗分枝数、单穗粒数、千粒重等显著减少;BTRL大麦T0代转基因家系的分蘖数显著增加,穗长、单穗粒数、单穗粒数、千粒重等显著减少。
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