新研究《植物生物技术期刊》：超积累型东南景天转录组miRNA及降解组联合分析揭示了一个复杂的调控网络

新研究|《植物生物技术期刊》：超积累型东南景天转录组、miRNA及降解组联合分析揭示了一个复杂的调控网络

韩小娇 等 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 研究背景

超积累型东南景天是我国东部地区古老铅锌矿区中发现，对Cd、Pb、Zn 都具有超积累作用，并且它对上述重金属毒害有较高的耐受性。近年来矿山型东南景天重金属胁迫下的相关生理学指标，如植株各部位的离子含量，重金属的转运速率，亚细胞分布等已被测定；目前该物种重金属耐受性及超积累性的分子机制尚不清楚，而公共数据库中基因资源十分匮乏，这限制了其相关分子生物学的研究进展。本研究的目标是系统鉴定超积累型东南景天潜在的重金属响应的miRNA及靶基因，进一步结合转录组、sRNA和降解组测序的结果构建一个镉胁迫下的调控网络。

研究设计

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样本选取

以水培的方式用400μM的CdCl2处理东南景天，处理0、0.5h、6h、12h、24h、48h、72h、96h 8个时间段。所有时间点的根茎叶混合样进行转录组和降解组测序，各个时间点的根茎叶混合样进行sRNA及数字表达谱测序分析。

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实验工具

RNA-Seq

Digital Gene Expression Profiling（DGE） Small RNA sequencing DegradomeSequencing RT-qPCR

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数据分析

Unigenes组装与鉴定 miRNA及其靶基因鉴定

miRNA及其靶基因表达量分析 调控网络构建

研究结果

实验表明，在超积累型东南景天中通过转录组测序经过组装拼接共得到87,721条unigenes；通过sRNA测序共鉴定出356个miRNAs，其中79个miRNAs在镉胁迫下差异表达（图1）。通过降解组测序，共鉴定出了194个miRNAs的754个靶基因。通过miRNA及其靶基因的表达量联合分析，39对miRNA-targets表达量呈负相关关系（图2），同时RT-qPCR结果也表明了其中10对miRNA-targets表现出相反趋势（图3）。此外，基于数字表达谱的结果构建了镉胁迫下的共表达调控网络，两个miRNAs的靶基因（AAP3和ARF4）作为hub基因可能在调控响应镉应答的基因中起着中心调控作用（图4）。

图 1 差异表达的miRNAs

图 2 miRNAs及其靶基因的表达分析

图 3 miRNAs及其靶基因的实时定量分析

图 4 AAP3及ARF4的亚调控网络