CN114807137A - 马铃薯高温响应lncRNA及其应用 - Google Patents
马铃薯高温响应lncRNA及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114807137A CN114807137A CN202210477132.8A CN202210477132A CN114807137A CN 114807137 A CN114807137 A CN 114807137A CN 202210477132 A CN202210477132 A CN 202210477132A CN 114807137 A CN114807137 A CN 114807137A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lncrna
- high temperature
- application
- improving
- temperature resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 title claims abstract description 54
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 title claims abstract description 52
- 108020005198 Long Noncoding RNA Proteins 0.000 title claims abstract 34
- 230000004044 response Effects 0.000 title abstract description 12
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 89
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims abstract description 76
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 44
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims abstract description 44
- 108091023040 Transcription factor Proteins 0.000 claims abstract description 30
- 102000040945 Transcription factor Human genes 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002679 microRNA Substances 0.000 claims abstract description 20
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000003559 RNA-seq method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010195 expression analysis Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001632 homeopathic effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002123 RNA extraction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010839 reverse transcription Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000556 factor analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 45
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 40
- 101150061112 Dys gene Proteins 0.000 description 33
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 21
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 20
- 108091070501 miRNA Proteins 0.000 description 16
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 14
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 14
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 14
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 11
- 108091027963 non-coding RNA Proteins 0.000 description 11
- 102000042567 non-coding RNA Human genes 0.000 description 11
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000012846 protein folding Effects 0.000 description 10
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 10
- 108091046869 Telomeric non-coding RNA Proteins 0.000 description 9
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 9
- 230000003938 response to stress Effects 0.000 description 9
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 9
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 9
- 102000018780 Replication Protein A Human genes 0.000 description 8
- 108010027643 Replication Protein A Proteins 0.000 description 8
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 8
- 101710189413 Replication protein A 70 kDa DNA-binding subunit B Proteins 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 6
- 210000004940 nucleus Anatomy 0.000 description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 6
- 238000011529 RT qPCR Methods 0.000 description 5
- 238000003782 apoptosis assay Methods 0.000 description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000004879 molecular function Effects 0.000 description 5
- 230000005522 programmed cell death Effects 0.000 description 5
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 5
- 108020005067 RNA Splice Sites Proteins 0.000 description 4
- 101710189415 Replication protein A 70 kDa DNA-binding subunit D Proteins 0.000 description 4
- 230000000692 anti-sense effect Effects 0.000 description 4
- 210000003763 chloroplast Anatomy 0.000 description 4
- 210000002472 endoplasmic reticulum Anatomy 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 210000003463 organelle Anatomy 0.000 description 4
- 229930001119 polyketide Natural products 0.000 description 4
- 125000000830 polyketide group Chemical group 0.000 description 4
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 4
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 4
- 230000004906 unfolded protein response Effects 0.000 description 4
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 3
- 108091083054 Solanum tuberosum miR7982a stem-loop Proteins 0.000 description 3
- 108091083057 Solanum tuberosum miR7982b stem-loop Proteins 0.000 description 3
- 108091080411 Solanum tuberosum miR8037 stem-loop Proteins 0.000 description 3
- 108091080428 Solanum tuberosum miR8051 stem-loop Proteins 0.000 description 3
- 230000037354 amino acid metabolism Effects 0.000 description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010201 enrichment analysis Methods 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000010661 induction of programmed cell death Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 3
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 3
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 3
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 3
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- 108020005087 unfolded proteins Proteins 0.000 description 3
- 102000040650 (ribonucleotides)n+m Human genes 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000018720 Basic Helix-Loop-Helix Transcription Factors Human genes 0.000 description 2
- 108010027344 Basic Helix-Loop-Helix Transcription Factors Proteins 0.000 description 2
- 101150027068 DEGS1 gene Proteins 0.000 description 2
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- 230000004543 DNA replication Effects 0.000 description 2
- 230000004568 DNA-binding Effects 0.000 description 2
- 102100038045 Eukaryotic translation initiation factor 2A Human genes 0.000 description 2
- 101710092068 Eukaryotic translation initiation factor 2A Proteins 0.000 description 2
- 102400001223 Galanin message-associated peptide Human genes 0.000 description 2
- 101710178376 Heat shock 70 kDa protein Proteins 0.000 description 2
- 101000868241 Homo sapiens Copper chaperone for superoxide dismutase Proteins 0.000 description 2
- 101001037768 Plasmodium berghei 58 kDa phosphoprotein Proteins 0.000 description 2
- 108091034057 RNA (poly(A)) Proteins 0.000 description 2
- 102000009572 RNA Polymerase II Human genes 0.000 description 2
- 108010009460 RNA Polymerase II Proteins 0.000 description 2
- 108091080201 Solanum tuberosum miR395a stem-loop Proteins 0.000 description 2
- 108091080504 Solanum tuberosum miR8030 stem-loop Proteins 0.000 description 2
- 102100036695 TLC domain-containing protein 4 Human genes 0.000 description 2
- 101710091560 TLC domain-containing protein 4 Proteins 0.000 description 2
- 101710159478 Thioredoxin-like protein Proteins 0.000 description 2
- 108020004566 Transfer RNA Proteins 0.000 description 2
- 108020004417 Untranslated RNA Proteins 0.000 description 2
- 102000039634 Untranslated RNA Human genes 0.000 description 2
- 101710194153 Zeatin O-xylosyltransferase Proteins 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000023852 carbohydrate metabolic process Effects 0.000 description 2
- 235000021256 carbohydrate metabolism Nutrition 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000033077 cellular process Effects 0.000 description 2
- 238000007451 chromatin immunoprecipitation sequencing Methods 0.000 description 2
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000037149 energy metabolism Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 230000037356 lipid metabolism Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 230000017854 proteolysis Effects 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000018866 regulation of programmed cell death Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 230000033458 reproduction Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 108020004418 ribosomal RNA Proteins 0.000 description 2
- 229930000044 secondary metabolite Natural products 0.000 description 2
- 238000002864 sequence alignment Methods 0.000 description 2
- 230000019491 signal transduction Effects 0.000 description 2
- CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N sulfluramid Chemical group CCNS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F CCEKAJIANROZEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003827 upregulation Effects 0.000 description 2
- DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N (R)-camphor Chemical compound C1C[C@@]2(C)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N 0.000 description 1
- VRWKMGQQEIMNQA-UHFFFAOYSA-N 1-nitro-2-(1-phenylpropyl)guanidine Chemical compound [O-][N+](=O)NC(=N)NC(CC)C1=CC=CC=C1 VRWKMGQQEIMNQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091006112 ATPases Proteins 0.000 description 1
- 208000021959 Abnormal metabolism Diseases 0.000 description 1
- 102000057290 Adenosine Triphosphatases Human genes 0.000 description 1
- 108020005544 Antisense RNA Proteins 0.000 description 1
- 102000010565 Apoptosis Regulatory Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010063104 Apoptosis Regulatory Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241000219194 Arabidopsis Species 0.000 description 1
- 108091032955 Bacterial small RNA Proteins 0.000 description 1
- 108010077544 Chromatin Proteins 0.000 description 1
- 241000723346 Cinnamomum camphora Species 0.000 description 1
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 description 1
- 108091035707 Consensus sequence Proteins 0.000 description 1
- 230000005778 DNA damage Effects 0.000 description 1
- 231100000277 DNA damage Toxicity 0.000 description 1
- 230000033616 DNA repair Effects 0.000 description 1
- 102000004163 DNA-directed RNA polymerases Human genes 0.000 description 1
- 108090000626 DNA-directed RNA polymerases Proteins 0.000 description 1
- 108700024394 Exon Proteins 0.000 description 1
- 108060002716 Exonuclease Proteins 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 101800000863 Galanin message-associated peptide Proteins 0.000 description 1
- 108050008339 Heat Shock Transcription Factor Proteins 0.000 description 1
- 102000000039 Heat Shock Transcription Factor Human genes 0.000 description 1
- 101000654664 Homo sapiens Neuronal-specific septin-3 Proteins 0.000 description 1
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 1
- 108091029795 Intergenic region Proteins 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 102100032769 Neuronal-specific septin-3 Human genes 0.000 description 1
- 102100030569 Nuclear receptor corepressor 2 Human genes 0.000 description 1
- 101710153660 Nuclear receptor corepressor 2 Proteins 0.000 description 1
- 108091007412 Piwi-interacting RNA Proteins 0.000 description 1
- 108010029485 Protein Isoforms Proteins 0.000 description 1
- 102000001708 Protein Isoforms Human genes 0.000 description 1
- 102000014450 RNA Polymerase III Human genes 0.000 description 1
- 108010078067 RNA Polymerase III Proteins 0.000 description 1
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 1
- 102000008063 Small Heat-Shock Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108020004459 Small interfering RNA Proteins 0.000 description 1
- 108091080145 Solanum tuberosum miR156e stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080147 Solanum tuberosum miR156g stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080048 Solanum tuberosum miR395b stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080117 Solanum tuberosum miR395c stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080518 Solanum tuberosum miR5303f stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080244 Solanum tuberosum miR5303g stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080177 Solanum tuberosum miR5303h stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080176 Solanum tuberosum miR5303i stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091039310 Solanum tuberosum miR6024 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091082872 Solanum tuberosum miR8004 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080521 Solanum tuberosum miR8022 stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 108091080459 Solanum tuberosum miR8041a stem-loop Proteins 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- 102000019197 Superoxide Dismutase Human genes 0.000 description 1
- 108010012715 Superoxide dismutase Proteins 0.000 description 1
- 230000010632 Transcription Factor Activity Effects 0.000 description 1
- IZBXQTSTGHQGKL-FDDDBJFASA-N [[(2r,3s,4r,5r)-3,4-dihydroxy-5-purin-9-yloxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] phosphono hydrogen phosphate Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O[C@H]1N1C2=NC=NC=C2N=C1 IZBXQTSTGHQGKL-FDDDBJFASA-N 0.000 description 1
- 230000036579 abiotic stress Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000000246 agarose gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 230000004790 biotic stress Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 238000010805 cDNA synthesis kit Methods 0.000 description 1
- 229960000846 camphor Drugs 0.000 description 1
- 229930008380 camphor Natural products 0.000 description 1
- 238000007036 catalytic synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000006192 cellular response to oxidative stress Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 210000003483 chromatin Anatomy 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- UQHKFADEQIVWID-UHFFFAOYSA-N cytokinin Natural products C1=NC=2C(NCC=C(CO)C)=NC=NC=2N1C1CC(O)C(CO)O1 UQHKFADEQIVWID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004062 cytokinin Substances 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 230000008260 defense mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003828 downregulation Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 102000013165 exonuclease Human genes 0.000 description 1
- 238000012255 expression quantity analysis Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000005260 human cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000006951 hyperphosphorylation Effects 0.000 description 1
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000003120 macrolide antibiotic agent Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000006371 metabolic abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000008558 metabolic pathway by substance Effects 0.000 description 1
- 230000037340 metabolism of cofactors and vitamins Effects 0.000 description 1
- 102000049486 molecular function regulator activity proteins Human genes 0.000 description 1
- 108700011512 molecular function regulator activity proteins Proteins 0.000 description 1
- 230000009456 molecular mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011330 nucleic acid test Methods 0.000 description 1
- 230000008557 oxygen metabolism Effects 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000008488 polyadenylation Effects 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000001243 protein synthesis Methods 0.000 description 1
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000022983 regulation of cell cycle Effects 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000031070 response to heat Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 230000029003 signal transducer activity Effects 0.000 description 1
- 108091069025 single-strand RNA Proteins 0.000 description 1
- 108091052270 small heat shock protein (HSP20) family Proteins 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 230000004960 subcellular localization Effects 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- UZKQTCBAMSWPJD-UQCOIBPSSA-N trans-Zeatin Natural products OCC(/C)=C\CNC1=NC=NC2=C1N=CN2 UZKQTCBAMSWPJD-UQCOIBPSSA-N 0.000 description 1
- UZKQTCBAMSWPJD-FARCUNLSSA-N trans-zeatin Chemical compound OCC(/C)=C/CNC1=NC=NC2=C1N=CN2 UZKQTCBAMSWPJD-FARCUNLSSA-N 0.000 description 1
- 230000002103 transcriptional effect Effects 0.000 description 1
- 230000026683 transduction Effects 0.000 description 1
- 238000010361 transduction Methods 0.000 description 1
- 102000040811 transporter activity Human genes 0.000 description 1
- 108091092194 transporter activity Proteins 0.000 description 1
- 101150025533 ubi gene Proteins 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940023877 zeatin Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
- C12N15/113—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
- C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
- C12N15/8271—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
- G16B20/00—ICT specially adapted for functional genomics or proteomics, e.g. genotype-phenotype associations
- G16B20/30—Detection of binding sites or motifs
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
- G16B30/00—ICT specially adapted for sequence analysis involving nucleotides or amino acids
- G16B30/10—Sequence alignment; Homology search
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明提供了马铃薯高温响应lncRNA及其应用，通过转录组学方法，研究热激块茎中的基因表达模式，通过全长转录组研究对马铃薯耐高温lncRNA进行筛选，具体包括：试验材料与处理，RNA提取、反转录、文库构建与测序，全长转录本测序原始数据预处理，基因组比对分析、基因结构注释，新基因及新转录本注释及功能预测，可变剪切事件鉴定，RNA‑seq结果序列比对，差异表达分析，差异表达转录本验证，差异表达转录因子分析，lncRNA鉴定，lncRNA‑miRNA互作预测，lncRNA的顺势作用互作预测。本发明提供了14条马铃薯耐高温lncRNA。
Description
技术领域
本发明属于种质资源培育和分子生物学领域，具体涉及马铃薯高温响应基因及其应用。
背景技术
植物的生长发育容易受到外界环境的胁迫，比如生物胁迫以及极端温度、干旱、重金属等引起的非生物胁迫。在众多的不利因素中，高温胁迫是对植物生长繁殖影响最严重且最不易控制的因素之一。全球气候变化加剧高温的危害，从而造成植物作物产量和品质的下降，威胁到全世界的粮食安全。高温胁迫会影响植物体内一系列生理生化反应的正常进行，植物也会产生诸多响应热害的防御机制，能够在一定的高温范围内得以生存。通常将短时间内环境温度提高10-15℃的现象称为高温胁迫(heat stress)或者热激(heatshock)。高温胁迫的效果又因胁迫强度、持续时间以及温度升高速率不同存在一定差异。白天与夜晚的时间长度以及温度差也会影响高温胁迫的效果。耐热性(heat tolerance)通常定义为植物在高温条件下生长并产生有经济效益的产量的能力。
真核生物基因组约70％可以生成转录本，但只有1-2％具有蛋白编码能力。广义的非编码RNA (non-coding RNA，ncRNA)包含所有的不编码蛋白质的RNA分子。狭义的ncRNA则特指信使RNA (mRNA)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)以外的不编码蛋白质的RNA分子。随着生物信息学的发展以及实验验证，发现一部分ncRNA与编码蛋白基因mRNA序列高度相似，研究人员开始认为它们并非遗传噪音。
根据核苷酸链的长度，通常可将ncRNA划分为18-30核苷酸(nt)的小非编码RNA(small RNA，包含siRNA、miRNA、piRNA等)、31-200nt的中链非编码RNA(medium-sizednoncoding RNA)和200nt 以上的长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)。随着RNA测序(RNA-seq)、单链RNA测序 (single-strand RNA sequencing，ssRNA-seq)、染色质免疫共沉淀测序(chromatin immunoprecipitation-sequencing，CHIP-seq)等技术的应用，发现lncRNA广泛存在于动植物与真菌中，并参与生长、繁殖、应激等生理过程。目前被普遍接受的lncRNA定义为：长度超过200nt无肽链编码潜力或编码不超过100个氨基酸的肽链的RNA分子。根据分子结构差异，lncRNA可分为线状lncRNA(linear long noncoding RNA)和环状lncRNA(circular long noncoding RNA)。线状lncRNA发现的较早，也是被研究与注释最多的lncRNA。大多数线状lncRNA由RNA聚合酶II负责转录产生，RNA聚合酶III和RNA 聚合酶V也参与部分lncRNA催化合成。在分子结构上，线状lncRNA是一种mRNA类似物，存在5’帽子结构和3’端多聚腺苷酸尾巴。在表达水平上线状lncRNA具有表达丰度低、保守性较弱、剪切效率低和表达的组织特异性强等特点。研究表明线状lncRNA在基因印记、染色质重塑、细胞周期调控、转录与翻译调控等方面有重要作用，但仍有大量功能未知的线状lncRNA。环状lncRNA因其非多聚腺苷化环结构无法被常规RNA-seq检测到，直到2014年才被发现。当前的研究表明，环状lncRNA是通过剪切由RNA 聚合酶II合成的pre-mRNA，并使因剪切而暴露出来的内含子或者外显子环化形成的；大多数环状lncRNA 产生于pre-mRNA内部外显子的反向剪切反应(back-splicing reactions)，并在细胞质中发挥功能；另有一部分在细胞核中的环状lncRNA来自pre-mRNA上的未被脱环化处理的内含子。仅少量植物环状lncRNA 的功能被研究，如拟南芥的SEP3 exon 6circRNA通过顺势作用模式抑制基因的表达，更多lncRNA的功能和作用原理尚未可知。线状lncRNA存在多种分类模式，比如按lncRNA的长度、生物学功能、合成途径和亚细胞定位等来划分。最常见的是按照线状lncRNA在基因组上的转录位点将其分为三类：天然反义转录本(natural antisense transcripts，NATs)、长链基因间区非编码RNA(long intergenic ncRNA，lincRNA) 和内含子区非编码RNA(intronicncRNA，incRNA)。大多数环状lncRNA的转录位点与NATs、incRNA 相似，来自于编码区与内含子区。
现有技术存在的问题：现有技术未见马铃薯耐高温lncRNA。
发明内容
本发明要解决的关键技术问题在于提供马铃薯高温响应基因德尔筛选及其应用。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
1.马铃薯耐高温lncRNA的筛选方法，具体包括：(1))试验材料与处理，(2)RNA提取、反转录、文库构建与测序，(3)全长转录本测序原始数据预处理，(4)基因组比对分析、基因结构注释，(5)新基因及新转录本注释及功能预测，(6)可变剪切事件鉴定，(7)RNA-seq结果序列比对，(8)差异表达分析， (9)差异表达转录本验证，(10)差异表达转录因子分析，(11)lncRNA鉴定，(12)lncRNA-miRNA互作预测，(13)lncRNA的顺势作用互作预测。
2.马铃薯耐高温lncRNA，所述lncRNA如序列表SEQ ID NO.1-14所示(为便于测序和编辑，RNA 的U替换成T)。
3.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，所述lncRNA如序列表SEQ IDNO.1-14所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现(为便于测序和编辑，RNA的U替换成T)。
有益效果：本申请提供了筛选耐高温马铃薯耐高温lncRNA及其应用。
附图说明
图1为新鉴定转录本的GO、KEGG富集结果；注：A和B是分别是“Atlantic”和“Chieftain”新转录本的GO富集结果；C和D则是“Atlantic”和“Chieftain”新转录本的KEGG富集结果。
图2为可变剪切事件分布；注：ES为Exon Skipping，AA为Alternative 3’splice-site，AD为Alternative 5’splice-site，IR为Intron Retained，Other为上述4种类型之外的事件。
图3为样本间差异表达基因与转录本的火山图；注：A和B分别为“Atlantic”和“Chieftain”的DEG； C和D分别为“Atlantic”和“Chieftain”的DET。
图4为qRT-PCR验证差异表达转录本；注：T为PGSC0003DMT4000，AT为“Atlantic”，CH为“Chieftain”。
图5为差异表达转录本的GO富集结果；注：A和B是分别是“Atlantic”和“Chieftain”差异表达转录本的GO富集结果。
图6为两个品种的前50个(P值最小)GO类型；注：A是“Atlantic”的GO类型；B是“Chieftain”的GO类型。
图7为差异表基因KEGG富集结果；注：A和B分别为“Atlantic”和“Chieftain”富集结果中的2 级KEGG代谢途径。
具体实施方法
本发明专利下述实施例中使用方法和装置，如无特殊说明，均为常规方法和装置；所用器材、试剂均为试剂公司购买的常规器材和试剂。为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明专利的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在具体实施例中进行了例示。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明专利的技术方案，在实施例中仅仅示出了与根据本发明专利的方案密切相关的技术方案和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。
实施例1
本实施例提供高温胁迫马铃薯基因及其lncRNA的筛选方法，具体包括：
1.试验材料与处理
本试验所用的高温敏感马铃薯品种“Atlantic”(AT)和耐高温品种“Chieftain”(CH)引自黑龙江农业科学院克山研究院国家马铃薯种质试管苗库。将上述品种的无菌苗接种到含有3％蔗糖的MS固体培养基中，置于植物生长箱中培养，温度为22℃，每日光照16h。生长30d后开始高温处理，常温组(CK) 的环境参数保持不变，高温胁迫组(HS)的温度设置为35℃。在高温处理1h后立刻采集试管苗的叶片，“Atlantic”常温(ATCK)、“Atlantic”高温胁迫(ATHS)、“Chieftain”常温(CHCK)、“Chieftain”高温胁迫(CHHS)各有3个生物学重复。用锡箔纸分别包裹每个生物学重复的组织，立即置于液氮冷冻15min，然后-80℃保存备用。
2.RNA提取、反转录、文库构建与测序
从组织样品中提取总RNA，使用Nanodrop 2000对提取RNA的浓度和纯度进行检测，然后使用琼脂糖凝胶电泳检测样本的基因组污染、纯度与RNA完整性，最后使用Agilent2100测定RNA完整性数字(RNA integrity number，RIN)。
样品检测合格后，进行文库构建。使用Clonetech SMARTerTM PCR cDNASynthesis Kit合成mRNA的全长cDNA。使用带有Oligo dT的引物用于反转合成cDNA，并在反转合成的全长cDNA末端加入引物。通过PCR对得到的全长cDNA进行扩增，并对产物进行磁珠纯化，利用Qubit 3.0进行定量。去除部分1kb 以下的小片段cDNA。对全长cDNA进行末端修复，连接SMRT哑铃型接头。核酸外切酶消化无接头的片段，获得纯化后的文库。使用Qubit3.0与Agilent 2100进行准确定量与文库大小检测，检测结果达到要求后进行上机测序。测序平台为PacBio Sequel II系统。测序由武汉菲沙基因信息有限公司完成。
3.全长转录本测序原始数据预处理
利用SMRTlink软件对原始数据进行预处理，并采用Iso-Seq分析流程获取全长转录本序列。拆分单分子测序序列polymerase reads得到subreads(最短subreads长度＝50，最大长度＝15000，最小循环数＝3，最低预测准确性＝0.99)，同polymerase reads得到的subreads经过自我纠错形成环状一致序列(Circular Consensus Sequence，CCS)测嵌合体序列(concatemer)、5'和3'端的测序引物，对CCS序列进行分类，找出全长非嵌合体序列(Full-Length Non-Concatemer，FLNC)序列。
4.基因组比对分析、基因结构注释
为降低单分子测序技术碱基错误率对测序准确性的影响，利用LoRDEC软件对FLNC数据进行纠错。然后用GMAP将通过纠错的FLNC序列比对到马铃薯参考基因组(DM v3.4)。FLNC序列经过测序错误纠正和比对位置纠正后，得到其在基因组上的较为精确的比对位置，包括起始位点、终止位点和外显子/内含子间的剪接位点。
基因结构注释主要是基于FLNC的比对位置，进行基因(loci)与转录本(transcript)的鉴定。进行loci 鉴定时，如果两条转录本比对方向一致，比对起始位点间区域位置重叠(overlap)达20％，且至少有一个外显子重叠(exon overlap)达到20％以上，即视作同一loci来源的转录本。对同一loci来源的转录本进行鉴定时去除冗余转录本和过滤低可信度转录本。
5.新基因及新转录本注释及功能预测
将测序得到的基因(loci)和转录本(transcript)跟参考基因组注释信息进行比较，可在确认已知注释基因和转录本的同时鉴定出新的基因和转录本。新基因需与已注释基因没有重叠或重叠小于20％，或与已注释基因的重叠大于20％但基因方向不一致。测序得到的转录本与已注释基因的转录本比较，如果测序得到的转录本存在一个或多个新的剪切位点，或与已知转录本不同时为单外显子，则认定为新转录本。
以Gene Ontology(GO)与KEGG进行新基因的功能注释与富集分析。使用Diamond软件将鉴定得到全长转录本序列比对到NR数据库时，获得转录本的GO注释信息，并从生物过程(Biological Process， BP)、细胞组份(Cellular Component，CC)和分子功能(Molecular Function，MF)三个方面预测其编码产物参与的生物过程、分子功能及细胞环境；KEGG分析流程是将转录本的序列提交至KOBAS网站 (http://kobas.cbi.pku.edu.cn/kobas3)进行注释并匹配到对应的NCBI基因编号，并对所有序列进行KEGG 富集，以预测其参与并发挥功能的代谢途径(pathway)。
6.可变剪切事件鉴定
基因经转录形成的前体信使RNA(pre-mRNA)可能通过不同的剪切模式产生多种剪切异构体，该过程称为可变剪切(Alternative splicing)。用Astalavista软件(https://f1000research.com/)对可变剪接事件进行分类和统计。
7.RNA-seq结果序列比对
对测序结果进行图像识别，去掉污染及接头序列，统计各样本的reads数量、数据量(bp)、质量分值 20(Q20)和质量分值30(Q30)等信息。使用Bowtie2将二代测序结果比对至由已注释转录本与新鉴定转录本所构成的集合。用RSEM软件得到比对到转录本的reads数并将之转换为FPKM(Fragments Per Kilobase per Million bases)，从而实现表达水平统计。本发明的12个样本进行转录本表达水平相关性计算，以检验试验可靠性。
8.差异表达分析
本发明分别进行AT和CH的差异表达分析。进行转录本的表达水平统计后，使用DESeq2进行转录本表达差异显著性分析。首先，采用DESeq方法对readcount进行标准化；其次，基于负二项分布的模型计算假设检验概率(P值)；最后，利用Benjaminiand Hochberg(BH)方法进行多重假设验证校正获得错误发现率(检验中假阳性的概率，False discoveryrate，FDR)。在上述计算的基础上筛选表达水平显著差异的转录本(差异表达转录本，differentially expressed transcript，DET)，筛选标准为该转录本在本组样本间的|log2FC|>1且FDR<0.05。
9.差异表达转录本验证
选择两品种共有的10个差异表达转录本，利用qPrimerDB网站(https://biodb.swu.edu.cn)设计实时荧光定量PCR(qRT-PCR)引物，以UBI基因为内参基因(表1)。利用TransStart Top Green qPCR SuperMix 试剂盒(全式金)和Roche LightCycler 96系统进行qRT-PCR。PCR程序如下：95℃变性10s，57℃退火 20s，72℃延伸30s，循环数50。
表1差异表达转录本验证所用引物
10.差异表达转录因子分析
使用AnimalTFDB和PlnTFDB数据库进行转录因子鉴定，并分析其表达模式，筛选在AT和CH中具有差异表达的转录因子，在此基础上筛选在两个品种中均存在差异表达的转录因子。
11.lncRNA鉴定
将所有新鉴定到的转录本序列与NR、KOG、KO和Swiss-Prot数据库比对，过滤掉有编码潜力的序列；以CPAT软件评估剩余转录本的编码潜能，去掉编码潜能大于阈值或核酸长度小于200bp的序列，获得长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)预测结果。
12.lncRNA-miRNA互作预测
将在AT与CH中鉴定到的差异表达lncRNA(differentially expressed long non-coding RNA，DELR) 序列分别提交至psRNATarget网站(http://plantgrn.noble.org/psRNATarget/home)进行lncRNA-miRNA互作预测，以上述lncRNA序列为靶标，所有参数保持默认状态。
13.lncRNA的顺势作用互作预测
顺式作用原理为lncRNA调控其临近的蛋白编码基因，提取lncRNA上下游10k的蛋白编码基因作为其潜在的顺式作用靶标，在此基础上挑选完全由DELR和DET组成的潜在互作关系。
14.结果与分析
14.1测序数据预处理
测序过程中单分子产出的高质量测序reads称为polymerase read。AT和CH的三代测序样品分别由来自AT和CH的RNA混合而成，两个三代测序结果分别得到355967和552823个polymerase reads。Polymerase read序列去掉接头后的测序片段被称为subread，AT和CH的subread数分别为36424129与64682043。同一ZMW孔内测序次数达到两次以上，通过多次测序结果相互校正测序错误，且准确性高的低错误率测序序列称为CCS；AT样品中鉴定到257888个CCS，而在CH样品中鉴定到398540个CCS。完整的全长转录本序列包含两端引物和多聚腺苷酸序列，对CCS进行筛选，挑选具有多聚腺苷酸的全长非嵌合序列 (full-lengthnon-concatemer，FLNC)用于后续分析。从AT和CH分别鉴定到162851个和270520个带有多聚腺苷酸的FLNC，平均长度分别为1177bp和790bp。
14.2基因组比对分析与基因结构注释
基于RNA-seq的数据，采用LoRDEC软件降低单分子测序过程中碱基错误率。采用GMAP软件比对 FLNC序列与马铃薯参考基因组DM v3.4进而得到FLNC在基因组上的位置(起始位点、终止位点和外显子/内含子间的剪接位点)，然后鉴定基因(loci)与转录本(transcripts)。参考基因组含有39031个loci和 56218个转录本，在AT测序结果中鉴定到15938个基因和24957个转录本，在CH测序结果中检测到23210 个基因和30159个转录本。
14.3新基因与新转录本的注释及功能预测
在AT的测序结果中鉴定3819个新的基因和16164个新转录本，新鉴定转录本中有10907个为已注释基因的新发现转录本，另有5257个是新鉴定基因的转录本。在CH的测序结果中富集到9143个新基因和21219个新转录本(与AT存在部分重合)，其中10958个转录本是已知基因的新转录本，另有10261个是新鉴定loci的转录本。将新转录本的序列比对到NR数据库进行GO注释与富集分析，同时使用KOBAS 网站进行KEGG富集(图1)。
14.4可变剪切分析
Astalavista软件(https://f1000research.com/)将可变剪切(AS)事件划分为Exon Skipping(ES)、Alternative 5’splice-site(AD)、Alternative 3’splice-site(AA)、Intron Retained(IR)和其余类型(Other)。在AT和 CH中分别检测到5111和1813个可变剪切事件，IR是AT中事件数最多的可变剪切种类，而AA事件数次之；但在CH的结果中则是AA事件数最多，而IR次之。结果表明，AT和CH植株在高温胁迫下有大量可变剪切事件存在，且AT的可变剪切事件数多于CH，AA与IR是最常见的两类可变剪切。
14.5RNA-seq结果序列比对及样本相关性分析
对ATCK、ATHS、CHCK和CHHS的12个样品进行二代测序(RNA-seq)，测序结果经过图像识别及过滤，并进行测序数据产量统计，然后将测序结果序列比对至已知和新鉴定转录本的集合，在此基础上进行样本间的转录本相关性分析。测序数据结果统计显示12个样本共得到282586920个clean reads pairs，且所有样品的质量分值30(Q30)值均大于85％(表4.2)。比对结果显示所有样本均有至少65％的clean read pairs能比对至转录本，且在样本间转录本表达水平相关性分析中，同组样本的相关性均在0.85以上。
表2 RNA-seq数据统计
注：AT为“Atlantic”，CH为“Chieftain”；CK为常温组，HS为高温胁迫组
14.6差异表达分析
使用DESeq2软件推算基因或者转录本在样本组之间的表达差异显著性，差异表达基因(DEG)与差异表达转录本(DET)筛选标准为|log2FC|>1&padj<0.05。以此标准，在AT中鉴定到4000个DEGs，其中2131个基因的表达量上调，1869个基因表达量下调；而在转录本水平上，在AT中有7277个DETs，其中4478个转录本的表达水平上调，2799个转录本的表达水平下调；DET中包含4332个参考基因组已注释转录本(DMT编号)。在CH比较中共检测到2757个DEGs，其中1739个基因表达量上调，另有1018 个基因的表达量下调；在CH检测到3614个DETs，其中2459个转录本的表达量上调，1155个转录本的表达量下调；DET中包含2366个已注释转录本。
以DEG与DET的log2FC为横坐标，以-log10(Padj)为竖坐标绘制火山图(图3)，结果表明，两个马铃薯品种的叶片在高温胁迫时都有大量基因与转录本的表达量发生变化，而且部分表达水平上调基因与转录本的Padj值明显小于表达下调的基因，即这部分基因与转录本的表达量受高温胁迫影响所产生的表达水平变化更加显著。
1103个参考基因组已注释的转录本(以DMT编号的转录本)在AT和CH样本中均存在显著性差异表达，其中1082个DETs在两个品种中的调控方向一致，21个DETs的调控方向相反。在调控方向一致的 DETs中，有817个DETs在AT和CH的表达水平显著上调，另有265个DETs的表达水平显著下调。
14.7差异表达转录本验证
选取10个两品种共有的差异表达转录本进行实时定量PCR以验证差异表达转录本的表达模式，这些转录本在ddPCR结果与RNA-seq结果中呈现出相同的表达调控模式(图4)。
14.8差异表达转录本的GO注释
统计2级GO类型(level 2GO terms)在AT与CH富集到的DETs数量，发现两个品种中拥有DETs 最多的Biological Process(BP)类型均为“细胞过程(cellular process)”、“代谢过程(metabolic process)”、“单生物过程(single-organism process)”、“生物调节(biological regulation)”、“生物过程调节(regulation of biological process)”、“刺激响应(response to stimulus)”和“定位(localization)”。而DETs最多的CellularComponent(CC)类型为“细胞(cell)”、“细胞区域(cell part)”、“细胞器(organelle)”、“膜(membrane)”、“膜区域(membrane part)”和“高分子配合物(macromolecular complex)”等。在Molecular Function(MF) 大类中，DETs集中于“结合(binding)”、“催化活性(catalytic activity)”、“转运蛋白活性(transporter activity)”、“核酸结合转录因子活性(nucleic acid binding transcription factor activity)”、“分子功能调节物(molecular function regulator)”、“信号转导器活性(signal transducer activity)”和“抗氧化活性(antioxidant activity)”等类型(图5)。
2级GO类型在AT富集到的DET数多于该类型在CH所富集转录本数。以“刺激响应(response to stimulus)”类型为例，该GO类型在AT中富集到680个DETs，在CH中仅富集到342个DETs(图5)。
AT的前50个GO类型(P值最小)与CH的前50个GO类型并不完全一致，AT含有细胞程序性死 亡相关的BP类型：“细胞程序性死亡的调节(regulation of programmed celldeath)”与“细胞程序性死亡的 诱导(induction of programmed cell death)”；而CH有较多的活性氧代谢相关类型，如“细胞对氧化应激反 应的调节(regulation of cellularresponse to oxidative stress)”、“超氧化物歧化酶活性的调节(regulation ofsuperoxide dismutase activity)”等。AT的6个CC类型全部与内质网相关，而CH的CC类型则与内质网 和光合系统相关联；除“未折叠蛋白质折叠(unfolded protein binding)”、“大环内酯结合(macrolide binding)”、 “ATP酶调节活性(ATPase regulator activity)”等共有类型，Atlantic还具有“嘌呤核糖核苷类三磷酸盐结 合(purine ribonucleosidetriphosphate binding)”、“ATP结合(ATP binding)”等类型，而CH也包含“序列 特异性DNA结合(sequence-specific DNA binding)”、“叶绿素结合(chlorophyll binding)”等类型。叶绿体 是利用植物光能进行有机物合成的细胞器，也是最易于被高温胁迫损伤的部位，在CH样品中与叶绿体相 关的GO类型存在较为明显的富集情况，这可能与CH叶片对高温损伤的应对能力较强有关。
以上结果表明，不同马铃薯品种在基因表达水平的高温胁迫响应过程中既有共性，也有一定的特异性。首先，两个品种中都有大量与蛋白折叠、逆境响应、活性氧代谢、催化活性、物质代谢、细胞器、生物膜系统有关的DETs，这说明不同品种的响应机制相似；其次，上述GO类型在不同品种中富集到的DET数差异较大，比如AT中被富集到“代谢过程(metabolic process)”的DET数是CH的2.17倍，表明AT的响应程度更大，涉及的转录本更多；最后，在具体GO类型的富集程度(P值)上存在差异，这表明不同品种受到的损伤程度不同，而且在胁迫响应过程中的侧重点不同。
有1082个参考基因组已注释的转录本在两个品种中的调控方向一致，其中817个DETs在AT与CH 的表达水平显著上调，另有＝外265个DETs的表达水平显著下调。对817个DET进行GO分析，结果表明富集DET最多的类型为“未折叠蛋白质折叠(unfolded proteinfolding)”、“蛋白质折叠(protein folding)”、“细胞质(cytoplasm)”和“细胞核(nucleus)”等(表S4)。共有下调转录本的GO富集结果中“细胞核 (nucleus)”富集的DET数量较多(表S5)。
14.9差异表达转录本的KEGG注释
统计2级代谢途径在AT和CH富集到的DET数量，绘制柱状图(图7)。结果显示，每个品种KEGG 富集结果中都包含19个2级KEGG代谢途径。其中“细胞过程(Cellular Process)”包含2级代谢途径“转运与分解代谢(Transport and catabolism)”(在AT与CH中分别富集148个、64个DETs)；“环境信息处理(Environmental Information Processing)”包含两个2级代谢途径“信号转导(Signal Transduction)”(120、 59)和“膜转导(MembraneTransport)”(4、6)；“基因信息处理(Genetic Information Processing)”包含4 个2级代谢途径“折叠、分类与降解(Folding,sorting and degradation)”(395、225)、“翻译(Translation)” (174、65)、“转录(Transcription)”(158、67)、“复制与修复(Replicationand repair)”(87、36)；“新陈代谢(Metabolism)”辖11个二级代谢途径“碳水化合物代谢(Carbohydrate metabolism)”(272、100)、“氨基酸代谢(Amino acid metabolism)”(143、65)、“脂质代谢(Lipid metabolism)”(137、65)、“概观(Overview)” (141、48)、“能量代谢(Energy metabolism)”(120、64)、“其它氨基酸代谢(Metabolism of other aminoacids)” (92、47)、“辅助因子和维生素的代谢(Metabolism of cofactors andvitamins)”(82、39)、“类萜醇和多酮肽的代谢(Metabolism of terpenoids andpolyketides)”(65、34)、“其他次生代谢物的生物合成(Biosynthesis of othersecondary metabolites)”(57、38)、“核苷酸代谢(Nucleotide metabolism)”(53、17)、“多聚糖的生物合成和代谢(Glycan biosynthesis and metabolism)”(37、12)；“生物系统(Organism Systems)”包含 2级代谢途径“环境自适应能力(Environmental adaption)”(89、51)。结果表明，高温胁迫引起与信号转导、环境适应、蛋白折叠与降解、转录翻译以及碳水化合物、氨基酸、脂质等物质的代谢相关的大量转录本在表达水平上的变化。
14.10差异表达转录本的miRNA互作预测
剔除DET中的lncRNA，将剩余DETs的mRNA序列提交至psRNATarget网站进行miRNA-mRNA互作预测。有5855个来AT的DETs，与340个miRNA存在25380个mRNA-miRNA互作，而来自CH的 3024个DETs与340个miRNA构成16081个互作关系。分别选取两个品种中构成互作关系数最多的前20 个miRNAs，其中12个miRNA是共有的，包括stu-miR395a、stu-miR395b、stu-miR395c、stu-miR5303f、 stu-miR5303g、stu-miR5303h、stu-miR5303i、stu-miR5303j、stu-miR6024-3p、stu-miR8037、stu-miR8041a-5p 和stu-miR8041b-5p。
14.11差异表达转录因子鉴定
运用AnimalTFDB和PlnTFDB数据库在AT和CH中分别鉴定到334和194个差异表达转录因子 (differentially expressed transcription factor，DETF)。AT的334个DETFs分属45个转录因子家族，其中 MYB(39个差异转录因子)、AP2-EREBP(31)、MYB-related(31)、HSF(29)、bHLH(23)、WRKY(20)、 NAC(18)、C2H2(13)和C3H(12)九个转录因子家族分别拥有10个以上的DETFs。其中26个HSF 的表达量上调，占该家族全部DETF的90％(26个上调DETF/共29个DETF)，相似的是在C3H家族中 75％(9/12)的DETF的表达量上调。与之相反的是仅有一个WRKY转录因子的表达量上调(1/20，占比 5％)，而在C2H2家族也只有两个成员表达量上调(2/13，15％)。CH的194个DETFs分属40个转录因子家族，其中HSF(18)、MYB(18)、bHLH(17)、MYB-related(15)、C2H2(14)、WRKY(14)和AP2-EREBP (13)等家族分别拥有10个以上的DETF。并且CH中的差异表达HSF全部表达量上调，C3H家族也有6 个基因表达量上调(6/7，86％)；而WRKY与C2H2中仅2个与4个DETF表达量上调，分别占14％和29％。有60个转录因子在AT和CH中均为差异表达转录因子，且在两个品种中的表达调控方式一致，主要来自 HSF、MYB(MYB与MYB-related)和WRKY等家族(表3)。
表3两个品种所共有的60个差异表达转录因子
注：T代表PGSC0003DMT4000，AT为“Atlantic”，CH为“Chieftain”。
结果表明，高温胁迫引起马铃薯植株大量转录因子的表达水平变化，且不同基因家族转录因子的变化模式不同。其中HSF与C3H家族成员以上调为主，而WRKY与C2H2家族成员以下调为主。有60个转录因子在两个品种间调控模式一致。这些品种间的相似之处可能在马铃薯高温胁迫响应过程中发挥重要作用，参与构成高温胁迫响应的共性；但不同品种中的DETFs表达模式不完全一致，这可能是品种间耐热性差异的来源之一。
14.12 lncRNA的鉴定
通过新transcript序列与NR、KOG、KO、Swiss-Prot数据库比对，并利用CPAT软件评估编码潜能，过滤掉编码潜能大于一定阈值或核酸长度小于200bp的序列。在AT的测序结果中鉴定到1584个lncRNA， RNA的平均长度为806bp；而在CH的测序结果中鉴定到5539个lncRNA，其RNA平均长度为598bp。
14.13 lncRNA的表达量分析
在AT中鉴定到1584个lncRNA，有186个是AT的差异表达lncRNA(DELR)，147个(79％)DELRs 的表达量上调。在CH中鉴定到5539个lncRNA，其中183个是CH的DELRs，170个(93％)lncRNA的表达量上调。结果表明高温胁迫可以引起大量lncRNA的表达模式改变，且以表达上调为主。
14.14差异表达lncRNA的miRNA互作预测
将在AT与CH中鉴定到的的186与183个DELRs的序列提交至psRNATarget网站进行miRNA-lncRNA 互作预测。结果表明，AT的差异表达lncRNA(163个)与217马铃薯miRNA存在880个可能的 lncRNA-miRNA互作关系；有11个lncRNAs存在两个可以与单一miRNA结合的位点，构成28个互作关系。Atlantic样本中存在互作关系数量最多的DELRs为B00020.113.1(24个miRNA，24个互作关系；B 代表PGSC0003DMB0000)、B00009.5.3(23，24)、B00216.17.1(18，18个)、B00021.87.1(18，18个)、 B00005.12.1(16，16个)。而互作关系数最多的miRNA为stu-miR8037(20个lncRNA，20个互作关系)、 stu-miR8051-5p(16,16)、stu-miR8022(15，15)、stu-miR156e(15，15)、stu-miR156g-5p(15，15)。
在AT中鉴定到183个DELRs，其中150个DELRs与200个马铃薯miRNA构成633个lncRNA-miRNA 互作关系。有4个DELRs中存在单一miRNA的两个结合位点，如B00258.41.1的“94bp-114bp”和“148bp-168bp”两个位点可以与stu-miR395a等10个miRNA相结合。其中构成互作关系最多的lncRNA 为B00285.41.1(16个lncRNA,构成26个互作关系)、B00385.6.7(22，22)、B00005.17.1(15，15)、B00021.117.1 (15，15)、B00244.33.1(15，15)。马铃薯miRNA stu-miR8030-5p与11个lncRNA构成11个互作关系，而stu-miR7982a(10，10)、stu-miR7982b(10，10)、stu-miR8051-5p(9，9)和stu-miR8004(9，9)也存在较多的互作关系。
在两个品种的差异表达lncRNA中均有较多成员是stu-miR8051-5p的潜在靶序列(AT含有16个，CH 含有9个)，stu-miR8037(20个，5个)、stu-miR8030-5p(16个，9个)、stu-miR7982a(14个，10个)、stu-miR7982b(14个，10个)和stu-miR7996a(15个、8个)等miRNA与较多的lncRNA有互作关系。 stu-miRNA5303h、stu-miR7982a和stu-miR7982b分别与3个(B00017.25.1、B00208.3.1、B00881.1.1)、2 个(B00170.3.1、B00881.1.1)和2个(B00170.3.1、B00881.1.1)共有DELRs互作。这部分miRNA或许可以通过调节lncRNA进而调控下游基因的mRNA表达水平，进而调节马铃薯耐热性。B00020.113.1、 B00009.5.3与B00285.41.1和B00385.6.7分别是两个品种中存在最多互作关系的lncRNA。
14.15差异表达lncRNA的顺式作用互作预测
在AT中鉴定到16296个lncRNA-mRNA的顺式作用互作关系，涉及1436个lncRNA与10620个mRNA。其中429个互作关系是以DET为靶标，涉及111个DELRs和292个DETs，包含7个antisense、190个 downstream、85个sense overlapping和147个upstream。
在CH中鉴定到149902个lncRNA-mRNA的顺式作用互作关系，涉及5478个lncRNA与55989个 mRNA。其中406个互作关系完全由DELR和DET构成，涉及125个DELRs和295个DETs，包含8个 antisense、182个downstream、58个sense overlapping和158个upstream。
以Swiss-Prot对潜在顺式作用互作关系中的DET进行功能预测，将本发明新鉴定转录本所参与构成的互作包括在内，在AT的中发现321个靶基因功能已知的潜在互作关系，其中复制蛋白A 70kDa DNA结合亚基B/D(Replication protein A 70kDa DNA-bindingsubunit B/D)参与构成94个互作关系，叶绿体基质 70kDa热激蛋白(Stromal 70kDa heatshock-related protein,chloroplastic)与跨膜蛋白56(Transmembrane protein 56)、真核翻译起始因子2A(Eukaryotic translation initiation factor 2A)和玉米素O-木糖基转移酶 (Zeatin O-xylosyltransferase)分别参与9、8、6和6个互作关系。在CH中筛选到287个靶基因功能已知的潜在互作关系，其中硫氧还蛋白样蛋白(Thioredoxin-likeprotein)、复制蛋白A 70kDa DNA结合亚基B (Replication protein A 70kDa DNA-binding subunit B)、玉米素O-木糖基转移酶(Zeatin O-xylosyltransferase)、热激转录因子(Heat shock factor protein)和叶绿体基质70kDa热激蛋白(Stromal 70 kDa heatshock-related protein,chloroplastic)分别参与15、9、8、7和7个互作关系。结果表明，马铃薯可能通过lncRNA的顺式作用来调节DNA复制、淀粉加工、玉米素代谢、蛋白折叠相关基因的表达量。
15结果与结论
15.1品种间差异表达转录本数量
对马铃薯品种“Atlantic”(AT)和“Chieftain”(CH)幼苗施加1h的高温胁迫(高温胁迫组，HS， 35℃；常温组，CK，22℃)并进行叶片的全长转录组测序，分析两个品种在基因表达水平上的异同。“Atlantic”和“Chieftain”的熟期相同，但在此前温室试验中表现出较大的耐热性差异。首先，“Atlantic”的常温株高(51cm)与高温株高(55cm)差异不大，而“Chieftain”的常温植株(33cm)明显低于其高温株高(91 cm)；其次，“Atlantic”块茎数量与最大块茎鲜重下降幅度达43％(常温4.4个，高温2.5个)和99％(常温87g，高温0.8g)，而“Chieftain”的下降幅度为8％(常温7.4个，高温6.8个)和83％(常温59g，高温9.5g)。
测序结果表明，“Atlantic”的三代测序样品中鉴定到24957个转录本，而在“Chieftain”中鉴定到30159 个转录本，其中分别有16164个与21219个新鉴定转录本。结合RNA-seq结果进行基因表达量分析，在“Atlantic”鉴定到7277个DETs，其中4478个表达水平显著上调，2799个表达水平显著下调；在“Chieftain”中鉴定到3614个DETs，其中2459个表达水平显著上调，而有1155个显著下调。结果表明，高温胁迫诱导马铃薯叶片转录本的表达模式改变，且表达水平显著上调的DET占总数的2/3；另一方面，“Atlantic”的DET数量是“Chieftain”的201％，这表明“Atlantic”在基因表达水平上的胁迫响应更加剧烈。
15.4胁迫时间与差异表达转录本
未折叠蛋白反应(Unfolded Protein Response，UPR)与热激反应(Heat ShockResponse，HSR)是植物细胞内两种主要的高温胁迫响应机制。UPR由内质网的未折叠蛋白积累或者磷脂代谢异常引起，然后激活细胞核内的UPR相关基因的表达，然后通过减少蛋白合成、增强折叠能力、加速错误折叠蛋白质的降解来降低胁迫对内质网的损伤。Bcl-2相关抗凋亡蛋白(Bcl-2associated athanogene，BAG)可以通过调节细胞程序性死亡、调节细胞器中的蛋白降解和结合WRKY转录因子并调节基因表达等生物学过程以参与植物的抗逆。而HSR发生在胞质/细胞核中，高温胁迫激活胞质中的HSFs，进而诱导HSPs的合成以清理折叠错误的蛋白质。
本发明在“Atlantic”鉴定到的差异表达转录本中包含属于3754个基因(DMG编号)的4332个参考基因组已注释转录本(DMT编号)，而在“Chieftain”的叶片鉴定到属于2118个基因的2366个已注释转录本。在Tang等研究中，以高温胁迫处理马铃薯品种“RussetBurbank”的盆栽植株，并在处理的第3天采集叶片进行RNA-seq，鉴定到1420个差异表达基因存在差异表达(DMG编号，deseq p value≤0.05或 edger p value≤0.05，且|log2(foldchange)|>1)。对上述已注释转录本进行GO分析，发现“蛋白折叠(protein folding)”在品种“Atlantic”、“Chieftain”和“Russet Burbank”中分别富集到50个、43个和13个DETs，而“高温响应(response to heat)”分别富集到22个、21个和9个DETs。“蛋白折叠(proteinfolding)”在上述三个品种间有11个共有的差异表达基因，包含3个BAG家族成员(BAGfamily molecular chaperone regulator 5/6)和8个HSP家族成员(7个为分子量17.6-22.7kDa的小热激蛋白)。
上述分析结果表明，在高温胁迫的早期(1h)，以蛋白折叠与高温响应为代表的GO类型的相关基因发生表达水平的显著性改变，而当植株经过3d的高温胁迫后差异表达基因的数量可能存在减少；这一变化趋势可能表明随着高温胁迫的持续，蛋白折叠相关基因的表达水平大多趋于稳定，仅少量基因仍在胁迫植株与常温植株之间保持差异。大量仅在“Atlantic”与“Chieftain”中检测到的DET可能在胁迫早期或者胁迫损伤较为严重时发挥作用。而与“蛋白折叠(protein folding)”相关的始终保持表达差异的基因均为 BAGs与HSPs编码基因，这些基因可能是植物应对长期高温胁迫的主要功能基因，特别对作物BAG家族的研究较少，阐明其在抗逆过程中的作用对耐高温品种的育种共有的实际意义。
15.3复制蛋白A与高温胁迫响应
复制蛋白A(Replication protein A，RPA)是一种单链DNA结合(ssDNA-binding)蛋白，在DNA复制、重组、损伤修复过程中发挥重要作用，并涉及细胞凋亡与基因表达。RPA是一种异源三聚体蛋白，由 70kDa、32kDa和14kDa亚基构成。在人类细胞中的研究表明，高温会引起RPA 32kDa亚基N端的高度磷酸化，这一变化有助于调控DNA代谢并促进DNA的修复。
在本发明的“Atlantic”样品中鉴定到43个编码复制蛋白A 70kDa DNA结合亚基B/D的DETs，其中 17个是参考基因组已注释转录本；而在“Chieftain”样品中发现15个编码RPA 70kDa亚基的DETs，其中 10个为已注释转录本。另一方面，在“Atlantic”预测到321个靶基因功能已知的lncRNA-mRNA互作关系，而复制蛋白A 70kDa DNA结合亚基B/D参与构成94个互作关系；在“Chieftain”中筛选到287个靶基因功能已知的互作关系，复制蛋白A70kDa DNA结合亚基B参与构成其中的9个互作关系。GO富集分析结果表明“细胞程序性死亡调控(regulation of programmed cell death)”和“细胞程序性死亡诱导 (induction ofprogrammed cell death)”在“Atlantic”分别富集到14个和8个DETs，而在“Chieftain”中仅富集到7个和3个DETs。GO富集结果显示在“Atlantic”的高温胁迫叶片中有更多的细胞程序性死亡相关的DET，结合在“Atlantic”热激叶片中存在94个与RPA相关联的lncRNA-mRNA互作预测结果，推测受到高温胁迫的叶片细胞可能通过lncRNA的顺式作用功能来增强RPA的合成，进而修复由高温胁迫引起的DNA损伤，或者调节细胞程序性死亡。
15.4高温胁迫相关转录因子
转录因子是转录调控网络中的重要分子开关，通过调控靶基因的表达水平从而影响植物的抗逆性。在“Atlantic”和“Chieftain”中分别鉴定到334和194个差异表达转录因子(differentially expressed transcription factor，DETF)。有60个转录因子在“Atlantic”和“Chieftain”中均为DETF，且在两个品种中的表达模式一致(表3)，主要来自HSF、MYB(MYB与MYB-related)和WRKY等基转录因子；在上述转录因子家族中有9个HSF、4个C3H和11个MYB转录因子的编码基因以表达上调为主，可能在抗高温胁迫过程中作为正调控因子，而6个WRKY和2个C2H2转录因子表达量下调，可能是抗高温胁迫的负调控因子。
结果表明，高温胁迫引起马铃薯植株大量转录因子的表达水平变化，且不同基因家族转录因子的变化模式不同。其中HSF与C3H家族成员以上调为主，而WRKY与C2H2家族成员以下调为主。有60个转录因子在两个品种间调控模式一致。这些品种间的相似之处可能在马铃薯高温胁迫响应过程中发挥重要作用，参与构成高温胁迫响应的共性；但不同品种中的DETFs表达模式不完全一致，这可能是品种间耐热性差异的来源之一。
参考文献：
Campbell M,Suttle J,Douches D S,et al.Treatment of potato tubers withthe synthetic cytokinin 1-(α-ethylbenzyl)-3-nitroguanidine results in rapidtermination of endodormancy and induction of transcripts associated with cellproliferation and growth[J].Functional&Integrative Genomics,2014,14(4):789-799.
Li L-Q,Zou X,Deng M-S,et al.Comparative morphology,transcription,andproteomics study revealing the key molecular mechanism of camphor on thepotato tuber sprouting effect[J].International Journal of Molecular Sciences,2017,18(11):2280.
Claims (10)
1.马铃薯耐高温lncRNA的筛选方法，其特征在于所述方法包括：(1))试验材料与处理，(2)RNA提取、反转录、文库构建与测序，(3)全长转录本测序原始数据预处理，(4)基因组比对分析、基因结构注释，(5)新基因及新转录本注释及功能预测，(6)可变剪切事件鉴定，(7)RNA-seq结果序列比对，(8)差异表达分析，(9)差异表达转录本验证，(10)差异表达转录因子分析，(11)lncRNA鉴定，(12)lncRNA-miRNA互作预测，(13)lncRNA的顺势作用互作预测。
2.马铃薯耐高温lncRNA，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQ ID NO.1-14共14条序列所示。
3.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQID NO.1所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现。
4.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQID NO.2所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现。
5.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQID NO.3所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现。
6.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQID NO.4所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现。
7.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQID NO.5所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现。
8.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQID NO.6所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现。
9.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQID NO.7所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现。
10.马铃薯lncRNA在提高马铃薯耐高温中的应用，其特征在于所述lncRNA如序列表SEQID NO.8-14所示，所述提高马铃薯耐高温中的应用通过过表达所述lncRNA予以实现。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110766503X | 2021-07-07 | ||
| CN202110766503 | 2021-07-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114807137A true CN114807137A (zh) | 2022-07-29 |
Family
ID=82511759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210477132.8A Pending CN114807137A (zh) | 2021-07-07 | 2022-05-03 | 马铃薯高温响应lncRNA及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114807137A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118581142A (zh) * | 2024-08-02 | 2024-09-03 | 内蒙古农业大学 | 一个长链非编码RNA基因StlncPDR-AS在马铃薯抗病育种中的应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015117265A1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Tsinghua University | LONG NON-CODING RNAs FOR MODULATING PHOSPHATE USE EFFICIENCY IN PLANTS |
| CN108265054A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-07-10 | 江苏省农业科学院 | 赋予植物黄化曲叶病毒病抗性的sl-linc2基因的应用 |
| CN108841826A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-20 | 山东农业大学 | 拟南芥长链非编码RNA AtHAL6在调控植物高温胁迫耐性中的应用 |
-
2022
- 2022-05-03 CN CN202210477132.8A patent/CN114807137A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015117265A1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Tsinghua University | LONG NON-CODING RNAs FOR MODULATING PHOSPHATE USE EFFICIENCY IN PLANTS |
| CN108265054A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-07-10 | 江苏省农业科学院 | 赋予植物黄化曲叶病毒病抗性的sl-linc2基因的应用 |
| CN108841826A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-20 | 山东农业大学 | 拟南芥长链非编码RNA AtHAL6在调控植物高温胁迫耐性中的应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李冉;王恬;朱鸿亮;: "长链非编码RNA的生物学功能和研究方法" * |
| 贾海燕;宋丽云;徐翔;解屹;张超群;刘天波;赵存孝;申莉莉;王杰;李莹;王凤龙;杨金广;: "不同温度下TMV侵染枯斑三生烟的LncRNA差异表达" * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118581142A (zh) * | 2024-08-02 | 2024-09-03 | 内蒙古农业大学 | 一个长链非编码RNA基因StlncPDR-AS在马铃薯抗病育种中的应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Külahoglu et al. | Comparative transcriptome atlases reveal altered gene expression modules between two Cleomaceae C3 and C4 plant species | |
| Li et al. | Genome-wide identification, evolution and functional divergence of MYB transcription factors in Chinese white pear (Pyrus bretschneideri) | |
| Chaw et al. | The mitochondrial genome of the gymnosperm Cycas taitungensis contains a novel family of short interspersed elements, Bpu sequences, and abundant RNA editing sites | |
| Liu et al. | Genome-wide identification and comparative analysis of grafting-responsive mRNA in watermelon grafted onto bottle gourd and squash rootstocks by high-throughput sequencing | |
| Liu et al. | Identification of drought stress-responsive transcription factors in ramie (Boehmeria nivea L. Gaud) | |
| Jukanti et al. | Comparative transcriptome profiling of near‐isogenic barley (Hordeum vulgare) lines differing in the allelic state of a major grain protein content locus identifies genes with possible roles in leaf senescence and nitrogen reallocation | |
| Burgess et al. | The most deeply conserved noncoding sequences in plants serve similar functions to those in vertebrates despite large differences in evolutionary rates | |
| Li et al. | Single-cell RNA sequencing reveals the landscape of maize root tips and assists in identification of cell type-specific nitrate-response genes | |
| Yao et al. | Transcriptome analysis of transcription factor genes under multiple abiotic stresses in Populus simonii× P. nigra | |
| Perdiguero et al. | Identification of water stress genes in Pinus pinaster Ait. by controlled progressive stress and suppression-subtractive hybridization | |
| Cao et al. | Genome-wide analysis and identification of the low potassium stress responsive gene SiMYB3 in foxtail millet (Setariaitalica L.) | |
| Liseron-Monfils et al. | Nitrogen transporter and assimilation genes exhibit developmental stage-selective expression in maize (Zea mays L.) associated with distinct cis-acting promoter motifs | |
| Du et al. | The identification of novel and differentially expressed apple-tree genes under low-temperature stress using high-throughput Illumina sequencing | |
| Rohrmann et al. | Tissue specificity and differential expression of transcription factors in tomato provide hints of unique regulatory networks during fruit ripening | |
| CN114807137A (zh) | 马铃薯高温响应lncRNA及其应用 | |
| Hu et al. | Transcriptome and microRNA sequencing identified miRNAs and target genes in different developmental stages of the vascular cambium in Cryptomeria fortunei Hooibrenk | |
| Zhang et al. | Construction and analysis of cotton (Gossypium arboreum L.) drought-related cDNA library | |
| WO2014091255A1 (en) | Transgenic plants | |
| CN111394360B (zh) | 一种飞蝗帽和领C型异构体基因dsRNA及其应用 | |
| Zhang et al. | The RpTOE1-RpFT module is involved in rejuvenation during root-based vegetative propagation in Robinia pseudoacacia | |
| Xiao et al. | Transcriptome analysis of Ceriops tagal in saline environments using RNA-sequencing | |
| CN113174441B (zh) | 一种鸭剩余采食量相关的lncRNA及其应用 | |
| Wang et al. | Genome variation and LTR-RT analyses of an ancient peach landrace reveal mechanism of blood-flesh fruit color formation and fruit maturity date advancement | |
| Feng et al. | Identification of short open reading frames in plant genomes | |
| Li et al. | Intron-capture RNA-seq reveals the landscape of intronic RNAs in Arabidopsis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220729 |