玉米轉錄組比你想象的更復雜

【字體: 時間:2016年06月29日 來源:生物通

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  玉米是一種重要的農作物,對全球的糧食供應至關重要。利用單分子RNA測序,冷泉港實驗室的研究人員近日發現玉米的基因表達比之前想象的要復雜得多。這項成果發表在《Nature Communications》在線版上。

  

生物通報道 玉米是一種重要的農作物,對全球的糧食供應至關重要。利用單分子RNA測序,冷泉港實驗室的研究人員近日發現玉米的基因表達比之前想象的要復雜得多。這項成果發表在《Nature Communications》在線版上。

冷泉港實驗室的Doreen Ware及其同事研究了6種玉米組織的轉錄組,發現超過一半的轉錄本是新穎的。一些轉錄本是已知基因的isoform,而另一些是全新的。此外,他們還發現DNA甲基化在這些isoform生成過程中發揮作用。

在這項研究中,研究人員利用PacBio RS II平臺,對玉米自交系B73的6種組織的轉錄組進行了測序。這6種組織分別是根、花粉、胚、胚乳、幼穗和幼雄穗。他們發現了111,151個isoform,對應于27,000個基因。這幾乎是參考基因組中轉錄本數目的一倍。玉米的基因組草圖在2009年發表。

拋開轉座子,研究人員將其余的isoform與玉米參考基因組的基因集合進行比較。據此,他們發現3%的isoform代表了新位點的新轉錄本,而57%是新的isoform,與帶注釋的參考基因至少有一個共同的剪接位點。

之后,研究人員在Illumina的HiSeq 2000平臺上測序重復樣本的RNA,以便驗證和量化PacBio產生的轉錄本isoform。他們指出對于PacBio數據,6種組織中平均86%的剪接點獲得短讀長測序的支持。

研究人員發現,花粉中含有最多的組織特異isoform,其次是胚,而根的量最少。這些組織特異isoform的功能各有不同。根據Gene Ontology分析,胚乳特異的isoform富含養分儲存功能,這一結果與它的作用一致。

長片段的轉錄組數據也幫助修復不正確的基因模型。Ware及其同事重點關注兩個玉米基因,它們在參考數據集中的注釋不太恰當。RGH因組裝錯誤而有著不當的注釋,其實它有四個isoform,其中之一與它的已知結構匹配。同時,缺乏注釋的CSR1有兩個isoform,一個在根中,另一個在雄穗中。

非編碼RNA也在轉錄組中占了相當一部分。在研究人員發現的878個lncRNA中,11個對應了已知的lncRNA,而其余867個是全新的。DNA甲基化似乎在isoform生成中發揮作用。他們發現,選擇性剪接被受體位點CHG甲基化所抑制,但被供體位點CG甲基化所促進。

“我們的新研究確定了玉米驚人的多樣性,甚至遠遠超出我們所知道的,”Ware談道。“通過深入了解其他部分有什么,它們在干什么,我們開始認識到玉米育種的新方式,比如隨著種植區域的平均溫度逐年升高,我們如何讓它去適應。”(生物通 薄荷)

了解Pacific Biosciences的單分子實時測序技術

原文檢索

Unveiling the complexity of the maize transcriptome by single-molecule long-read sequencing

Nature Communications 7, Article number: 11708 doi:10.1038/ncomms11708

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