甘蓝型油菜长链非编码RNA的鉴定及其附近基因的分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuzihai
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甘蓝型油菜由白菜和甘蓝两个基本种杂交加倍而成,由于人工驯化和选择,产生了三种生态型:春性、半冬性和冬性的甘蓝型油菜。前人研究发现,lncRNA在拟南芥和白菜中可以通过响应春化途径调节开花。此外lncRNA在甘蓝型油菜中可以响应核盘菌的胁迫和调控脂质的积累。但是,甘蓝型油菜中lncRNA与基因的关系还不清楚,因此,本研究通过生物信息学的方法对三种生态型甘蓝型油菜lncRNA进行全基因组鉴定,揭示了甘蓝型油菜中lncRNA的特点,并对其附近基因以及与QTL的关系进行了分析,从而为探索lncRNA在油菜育种中的潜在应用价值提供基础。主要结果如下:1、通过对三种生态型甘蓝型油菜进行转录组测序,共鉴定到13374个lncRNA位点,23317条lncRNA序列。对lncRNA序列上重复元件的分析发现,lncRNA序列中存在大量的逆转录转座子、DNA转座子、小RNA和简单重复序列;通过对lncRNA序列和mRNA序列的比较发现,lncRNA长度的分布较为集中,且总体GC含量和平均长度都小于mRNA;表达量的差异显著性分析发现,lncRNA表达量显著低于mRNA的表达量。lncRNA表达量聚类分析发现lncRNA在品种之间的保守性比较差,可以区分不同品种来源,但不能区分生态型来源。2、通过对lncRNA中的miRNA靶标进行预测,发现18个miRNA靶向84条lncRNA,这些lncRNA位于15个lncRNA位点上。我们将其中mi R393,mi R396a和mi R824的靶标lncRNA序列按照最小自由能方法进行二级结构预测,发现miRNA以序列互补的方式结合lncRNA,并且能被同一miRNA靶向的这些lncRNA存在极为保守的二级结构。3、不同材料来源的lncRNA位点保守性分析发现三种生态型当中都保守的有481个;春性、半冬性和冬性特异的分别有340、406、335个;春性-半冬性、春性-冬性、冬性-半冬性两种生态型共有的lncRNA位点分别为180、154、184个。三种生态型甘蓝型油菜中lncRNA分布既存在一些保守区域,也存在一些特异性区域。4、通过对lncRNA附近5k范围内的基因拷贝数进行分析,发现多拷贝基因(≥4拷贝)出现频率显著高于全基因组平均水平,而低拷贝基因(≤2拷贝)出现频率显著低于全基因组水平;GO富集分析发现这些lncRNA附近基因并没有显著富集在某些特定的通路中。5、通过比较鉴定到的lncRNA和972个甘蓝型油菜重要农艺性状QTL位置信息,发现约30%的lncRNA位点和QTL区间存在重叠。在三种生态型中都保守的lncRNA-QTL重叠位点更多的分布于C亚基因组上;半冬性-冬性性油菜共有的重叠位点更多的分布于A亚基因组上;春性、半冬性油菜特异的重叠位点更多分布在A亚基因组上。lncRNA和QTL位点的重叠以及这些重叠位点在不同生态型油菜中的分布差异,说明lncRNA可能参与了对相关重要农艺性状的调控。
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