【摘 要】
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番茄是世界上种植面积最为广泛的蔬菜作物之一,而中国是世界上最大的番茄种植国之一。开花期是番茄生长发育的必然阶段,开花的时期、开花的数目、开花的质量直接决定着番茄的产量和经济效益。因此对开花期番茄非编码RNA的研究,不仅对探索开花期番茄的分子机制有重要的理论意义,而且有助于进一步提高番茄种植的经济效益。miRNA、lncRNA、circRNA均属于非编码RNA,主要在植物的生长、发育、胁迫响应及病虫
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番茄是世界上种植面积最为广泛的蔬菜作物之一,而中国是世界上最大的番茄种植国之一。开花期是番茄生长发育的必然阶段,开花的时期、开花的数目、开花的质量直接决定着番茄的产量和经济效益。因此对开花期番茄非编码RNA的研究,不仅对探索开花期番茄的分子机制有重要的理论意义,而且有助于进一步提高番茄种植的经济效益。miRNA、lncRNA、circRNA均属于非编码RNA,主要在植物的生长、发育、胁迫响应及病虫害防御等过程中起调控作用。研究表明lncRNA和circRNA可以作为miRNA的内源性靶标模拟物,以ceRNA的方式调控动植物的多种生物学过程。本文主要通过对开花期番茄miRNA、lncRNA和circRNA的测序分析以构建花期番茄miRNA-lncRNA-circRNA的互作网络,为非编码RNA在开花期番茄中的作用机制研究提供新的思路。本研究取得的主要结果如下:1.对番茄的花,叶和根三个组织进行全转录组测序,共构建非编码RNA测序文库18个,获得4581个miRNAs,10919个lncRNAs和532个circRNAs。2.共鉴定到56个miRNAs,3294个lncRNAs和14个circRNAs分别在花,叶和根三个组织中具有显著差异表达（差异倍数≥2和Q-value≤0.01）。对差异表达miRNAs和lncRNAs的靶基因进行KEGG和GO功能富集,结果显示这些差异表达ncRNAs的靶基因主要与生长发育过程中的碳水化合物代谢、萜类化合物代谢等代谢途径有关,暗示这些ncRNAs可能在开花期番茄花的生长、发育和凋亡过程中发挥重要作用。3.将lncRNAs,circRNAs和mRNAs表达量数据整合后,结合皮尔森相关系数算法和WGCNA模块分析方法进行lncRNA,circRNA和mRNA的相关性分析,共获得44个番茄基因的共表达模块。聚类分析和相关性分析筛选后,共得到5000个在各个模块中和模块间高度相关的基因。4.根据ceRNA调控原理,对5000个高度相关的基因进行ceRNA互作筛选后,分别构建了开花期番茄的lncRNA-miRNA-mRNA和circRNA-miRNA-mRNA相互作用网络。5.将lncRNA-miRNA-mRNA相互作用网络和circRNA-miRNA-mRNA相互作用网络整合后,得到了由35个miRNAs、78个lncRNAs、12个circRNAs和401个mRNAs构成的番茄circRNA/lncRNA-miRNA-mRNA互作调控网络,并从该网络中发现mi R390家族、mi R156家族、mi R164家族、mi R396家族、mi R169家族、mi R482家族等6个miRNAs家族中的miRNA在对花期番茄的生长发育的调控过程中具有协同作用。6.从测序结果中总共获得了包含于11个家族中的58个高表达转录因子,根据ceRNA调控原理筛选后,构建了由转录因子SBP3与miRNA156e-5p、miRNA156d-5p以及12个lncRNAs组成的LncRNA-miRNA-TFs相互作用网络。7.在构建好的非编码RNA互作网络中选择circRNA587-miRNA162-Dcl1进行进一步验证,验证结果显示circRNA587在番茄体内存在,干旱胁迫后circRNA587可通过提高表达来降低mi R162对靶基因Dcl1表达的抑制,增加了靶基因Dcl1的表达以响应干旱胁迫。
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