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大麦是全世界排名第五的粮食作物,在全球各种环境条件下均广泛种植,其产品用于动物饲料、麦芽酿造及人类直接食用。此外,由于前人积累了大麦丰富的遗传信息资源,大麦被认为是禾本科的模式物种,大麦正成为小麦遗传育种研究的参考和重要的基因来源。微小RNA(miRNAs)是一类在转录后水平调控各种生物代谢过程的内源性RNA,参与生物的生长发育和各种代谢活动,并参与植物对外界环境胁迫的应答和病害防御。在过去数年间,许多主要农作物的miRNA都被鉴定出来。然而,大麦的miRNA的信息却非常有限。在本研究中,我们选用栽培麦芽大麦品种Clipper,提取其不同发育阶段根、茎、叶、穗等组织的总RNA,分离构建小RNA文库,采用第二代测序技术,即Solexa测序技术获得大麦的sRNA的序列数据库,通过生物信息学技术系统地鉴定大麦保守的miRNA以及特异的miRNA,并对结果进行了验证,取得主要结果如下:(1)通过测序得到10,495,264个高质量的sRNA读数,其中大于18nt的共有4,045,224条sRNA,共9,540,562个读数,经过比对基因组,这其中包含核糖体RN(ArRNA)有83,300条序列,1,006,189读数,占到sRNA总数的10.55%;重复序列(repeat)23,642条序列,共90,970读数,占sRNA总数的0.95%;小核RNA(small nuclear RNA,snRNA)3,020条序列,15,180读数,占到sRNA的0.16%;核仁小RNA(small Nucleolus RNA,snoRNA)1,872条序列,6,711个读数,占总数的0.07%;转运RNA(transfer ribonucleicacid,tRNA)16,957条序列,共1,154,444读数,占12.10%;未注释(unannatation)的sRNA3,916,433条序列,7,267,068读数,占到总数的76.17%。(2)对未注释的3,914,563条sRNA,比对miRBase18.0中4742条植物miRNA,有3282条序列比对上211个miRNA,隶属于88个家族,共543,016个读数;其中126个miRNA,隶属于58个家族,共323,131个读数,则是我们首次报道。(3)运用华大基因公司(BGI)开发的Mireap软件对所有的大麦基因组序列和非编码表达序列标签(non coding EST)等的二级结构进行比对分析,依据Dicer酶切位点,最小自由能等参数和错配数目等标准,我们鉴定出133个大麦新的miRNA,隶属于50个家族,此外,我们还发现15个miRNA*。(4)茎环qRT-PCR技术被用来验证克隆和生物信息分析结果,无论保守的还是大麦特异的6个miRNA都有不同水平的表达;3个保守的miRNA的表达水平ΔCT值为-0.2,远远高于3个特异miRNA的ΔCT值(4.8)。这一结果与高通量分析的结果一致,证明了分析结果的准确性。(5)使用psRNATarget工具对鉴定出的miRNA的靶基因位点进行预测,获得29个miRNA的靶基因,包括GAMyb,核转录等转录因子,参与丝氨酸/苏氨酸激酶蛋白质合成的酶类,抗病相关蛋白10,抗性蛋白调控相关基因,淀粉分支酶(SBE)和种子软化蛋白等也被预测到是miRNA的作用目标。综上,本研究工作首次系统的分析了大麦小RNA,揭示了所有的344个miRNAs,这些结果显著增加了大麦的miRNA数据库的数量。将有助于揭示miRNA在大麦基因表达调控的机制,为大麦以及小麦的遗传改良提供理论依据。