Пшеница давно не Обнародованы кодирующие РНК: скачок в понимании развития зерна

Сравнение генов, кодирующих белок, и днРНК пшеницы. Фото: Seed Biology

Пшеница является основным продуктом питания во всем мире и играет ключевую роль в обеспечении средств к существованию миллиардов людей. Хотя длинные некодирующие РНК (днРНК) признаны важными регуляторами многочисленных биологических процессов, наши знания о днРНК, связанных с развитием зерна пшеницы (Triticum aestivum), остаются минимальными.

Биология семян 4 сентября 2023 года опубликовала онлайн-документ под названием «Полный атлас длинных некодирующих РНК дает представление о развитии зерна пшеницы».

Чтобы выяснить природу днРНК пшеницы, в исследовании было проведено полногеномное секвенирование РНК (ssRNA-seq) на эндосперме зерна через 10 и 15 дней после опыления (DAP) и интегрировано 545 общедоступных наборов данных транскриптомов с различных стадий развития и ткани. Конвейер анализа был адаптирован из предыдущего исследования с модификациями, данные секвенирования РНК обрабатывались в три основных этапа: картирование, сборка и фильтрация. <р>Результаты выявили 20 893 днРНК в пшенице. Характеристика этих днРНК показала, что их средняя длина транскрипта составляет 900 п.о. и они имеют преимущественно одноэкзонную структуру (48%) со значительным перекрытием с длинными концевыми повторами ретротранспозонов (LTR, 41,40%). <р>По сравнению с генами, кодирующими белки (PCG), днРНК пшеницы имеют более короткую длину транскриптов, меньшее количество экзонов и более высокую тканеспецифическую экспрессию, чем PCG, а характер их экспрессии положительно коррелирует с соседними PCG. Более того, анализ распределения днРНК по трем субгеномам пшеницы (A, B и D) показал, что 90,7% днРНК были эксклюзивными для одного субгенома, что позволяет предположить, что днРНК имеют разные эволюционные траектории по сравнению с PCG.

Чтобы обеспечить эффективный доступ к этим данным о богатстве, в ходе исследования была разработана комплексная база данных wLNCdb (http://wheat.cau.edu.cn/wLNCdb), которая предоставляет различные инструменты для изучения профилей днРНК пшеницы, включая закономерности экспрессии, -сети экспрессии, функциональные аннотации и однонуклеотидные полиморфизмы среди образцов пшеницы. <р>Примечательно, что, используя wLNCdb, авторы идентифицировали днРНК TraesLNC1D26001.1, которая отрицательно регулирует прорастание семян, поскольку ее сверхэкспрессия задерживает прорастание семян пшеницы за счет активации 5, нечувствительного к абсцизовой кислоте (TaABI5). Более того, эта днРНК, по-видимому, совместно экспрессируется с генами, связанными с биосинтезом крахмала и белка в пшенице, что подчеркивает ее потенциальную регуляторную роль в развитии зерна и качестве конечного использования.

Подводя итог, можно сказать, что это новаторское исследование представляет собой полную карту днРНК пшеницы. wLNCdb с обилием информации и передовым набором инструментов закладывает основу для будущих исследований и анализа функций lncRNAs.

Это исследование не только углубляет наше понимание роли днРНК пшеницы, особенно в процессе развития семян, но также открывает путь к использованию этих знаний для повышения урожайности и качества пшеницы в будущем.

Дополнительная информация: Чжаохэн Чжан и др., Полный атлас длинных некодирующих РНК дает представление о развитии зерна пшеницы, Биология семян (2023). DOI: 10.48130/SeedBio-2023-0012

Предоставлено Maximum Academic Press