近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所李付廣研究員團(tuán)隊利用基于參考基因組的轉(zhuǎn)錄組從頭組裝技術(shù)和核糖體圖譜分析技術(shù),對棉花基因組注釋進(jìn)行了更新,揭示了控制棉花纖維發(fā)育轉(zhuǎn)錄后調(diào)控新機(jī)制,對棉花纖維品質(zhì)的遺傳改良具有指導(dǎo)意義。相關(guān)研究成果以“Transcriptional and translational landscape fine-tune genome annotation and explores translation control in cotton”為題在線發(fā)表在國際著名綜合性期刊《尖端研究雜志(Journal of Advanced Research)》(IF=12.823)上。
棉花是一種重要的天然纖維作物,是研究細(xì)胞伸長和多倍體化的理想材料。高通量技術(shù)如轉(zhuǎn)錄組從頭組裝和核糖體圖譜分析技術(shù)可用于分析轉(zhuǎn)錄組和翻譯組,鑒定已翻譯的開放閱讀框的數(shù)量,并且已在擬南芥、玉米和番茄中廣泛應(yīng)用。盡管目前在棉花全基因組學(xué)和泛基因組學(xué)中取得了一系列進(jìn)展,但基因間注釋的缺失制約了棉花遺傳改良的進(jìn)一步發(fā)展,而且在棉纖維生長的不同階段,轉(zhuǎn)錄后調(diào)控對棉纖維發(fā)育的影響仍不清楚。
該研究利用轉(zhuǎn)錄組和翻譯組聯(lián)合分析的手段,對陸地棉中棉所24(ZM24) 8種不同組織進(jìn)行研究。鑒定到1589個小開放閱讀框(sORF),其中包括1376個上游開放閱讀框(uORF)、213個下游開放閱讀框(dORF)。以及552個具有潛在編碼功能的長鏈非編碼RNA(lncRNA)。此外,利用多組學(xué)聯(lián)合分析方法,對正常纖維品種ZM24和短纖維品種 pag 1 突變體纖維組織進(jìn)行研究,鑒定到一系列在纖維中特異表達(dá)的sORF相關(guān)基因,其中包括超長鏈脂肪酸合成途徑限速酶基因 Gh KCS6 。因此,為進(jìn)一步驗證 Gh KCS6 在棉纖維發(fā)育中的功能,研究團(tuán)隊創(chuàng)制了 Gh KCS6 過表達(dá)和RNAi沉默棉花材料。發(fā)現(xiàn) Gh KCS6 的過表達(dá)促進(jìn)了棉纖維伸長,而沉默 Gh KCS6 后纖維長度變短,表明 Gh KCS6 正向調(diào)控棉纖維伸長。該研究對棉花基因組注釋進(jìn)行了更新,并為棉花纖維發(fā)育轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制提供了新的見解。
中棉所李付廣研究員和楊作仁研究員為該論文共同通訊作者,鄭州大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士后Ghulam Qanmber、揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院尤琪講師和中棉所楊召恩研究員為該論文共同第一作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃(2022YFF1001400)、國家自然科學(xué)基金(32000458)、天山英才計劃(2022TSYCCX0087)和新疆重點研發(fā)計劃(2022B02052)的資助。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jare.2023.05.004
圖1:轉(zhuǎn)錄組和翻譯組聯(lián)合分析揭示棉纖維發(fā)育轉(zhuǎn)錄后調(diào)控潛在機(jī)制
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