全转录组测序在植物研究中的应用 （黄瓜、番茄、大白菜、泡桐、拟南芥、茶树、胡杨、玉米）

发稿时间：2019-07-26来源：天昊生物

在植物研究领域，利用全转录组测序方法，通过检测mRNA、lncRNA、miRNA及circRNA的差异表达情况，构建竞争性内源RNA（ceRNA）网络并提出可能调控模型，已成为研究转录后调控机制的一种新方法。这种研究策略针对植物的发育过程、生物胁迫及非生物胁迫领域尤为常见（表1）。

表1、植物全转录组测序部分文章列表

 

下面就分享一篇经典文章：

题目：ceRNA Cross-Talk in Paulownia Witches' Broom Disease

丛枝病泡桐中的ceRNA交互作用

发表杂志：Int J Mol Sci.    影响因子：4.183    发表日期：2018-8-20

 

 

摘要一览

长链非编码核糖核酸(lncRNA)、环状核糖核酸(circRNA)和小核糖核酸(miRNA)在生命活动的调节中起到很重要的作用。然而，它们在泡桐中的作用尚不清楚。为了鉴定泡桐丛枝病（PaWB）的泡桐RNAs变化，并研究它们在泡桐丛枝病感染过程中的作用，本研究对健康和感染丛枝病的泡桐进行了全转录组测序。共鉴定出3126个lncRNAs、1634个circRNAs和550个miRNAs。其中，229个lncRNAs、65个circRNAs和65个miRNAs差异表达。研究者构建了一个ceRNA网络，它包含5个miRNAs、4个circRNAs、5个lncRNAs和15个mRNAs，所有这些都在健康和感染的泡桐之间有差异表达。这项研究提供了泡桐中第一个候选ceRNAs目录，并揭示了泡桐产生PaWB的分子机制。

 

研究思路

 

 

研究结果

 

图1、健康和感染的泡桐植株形态。(a)健康的泡桐，(b)受感染的泡桐

与健康的泡桐不同，受感染的泡桐表现出多分枝情况 (图1)。

 

 

图2、四种RNAs在健康和感染的泡桐中的表达变化分析 

经过Epicentre Ribo-Zero Gold Kit (Illumina)去除rRNA及miRNA建库测序后，对检测到的序列比对泡桐基因组，最终得到差异表达的miRNA, mRNA, lncRNAs 和circRNAs（图2）。

 

 

图3、ceRNA网络的构建。粉色：miRNA，紫色：lncRNA，蓝色：circRNA，黄色：mRNA。

经过联合分析，获到ceRNA调控网络图。可见ceRNA网络主要由三个部分组成，分别以pf-miR156j和pf-miR172i、pf-miR8767a/b或pf-miR172h/k为中心。

 

 

图4、qRT-PCR验证分析

 

本研究随机选择了10个miRNAs、15个lncRNAs、20个mRNAs和7个circRNAs来证实测序技术的可靠性。结果发现10个miRNAs，14个lncRNAs，18个mRNAs，

7个circRNAs与序列结果的趋势一致(图4)。结果表明，全转录组测序结果是可靠的。

 

 

图5、PaWB的作用假设模型图

 

基于ceRNA网络，研究者提出了一个PaWB的假设模型(图5)。该病原菌影响到了植物的激素(吲哚乙酸、赤霉素和生长素)、叶绿体、蛋白质和氨基酸以及防御反应相关RNAs的变化。

 

全转录组测序技术优势：

• rRNA去除建库，保留了完整的RNA种类信息；
• 链特异性文库，可以保留转录本的链信息，更准确地检测反义RNA；
• 使用高通量测序，能够获得更加全面的RNA信息，包括低丰度的RNA；
• 通过测定的序列信息精确地分析不同类型RNA的表达丰度变化及其生物学功能；
• 分析同一样本中的mRNA、lncRNA、miRNA和circRNA四种类型RNA，明确这些RNA之间的共表达和调控关系，揭示ceRNA调控机制。

关于天昊

天昊生物具有丰富的转录组和全转录组测序经验，我们致力于为研究者提供高质量的科研策略咨询、实验技术服务和遗传数据分析服务，期待成为大家科研工作中的“昊”助手与“昊”伙伴。欢迎联系我们具体咨询！邮箱：techsupport@zjywrdx.com 电话：400-065-6886