英文題目：CircRNA Expression Pattern and ceRNA and miRNA–mRNA Networks Involved in Anther Development in the CMS Line of Brassica campestris

發(fā)表期刊：International Journal of Molecular Sciences

影響因子：5.923

研究背景

在以往的研究中，CircRNA作為內(nèi)源非編碼RNA的一員，被認(rèn)為具有miRNA海綿和競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源RNA（ceRNA）功能。關(guān)于CircRNA在雄性不育和花藥發(fā)育中研究較少，因此作者在油菜中構(gòu)建了細(xì)胞質(zhì)雄性不育系（CMS），對(duì)不育系和可育系花蕾進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，揭示了油菜花藥發(fā)育中新的circRNA–miRNA–mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為進(jìn)一步研究CircRNA和miRNA在花藥發(fā)育中的功能提供了一定的基礎(chǔ)。

研究方法

材料：選取不育系Bcpol97-05A和保持系Bajh97-01B，開(kāi)花后采樣，3個(gè)生物學(xué)重復(fù)

方法：構(gòu)建lncRNA、sRNA兩個(gè)文庫(kù)，完成測(cè)序

平臺(tái)：北京百邁客生物科技有限公司illumina測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序，使用百邁客云平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)的生物信息學(xué)分析

結(jié)果分析

1. circRNA鑒定

使用了find_circ進(jìn)行了circRNA鑒定，在不育系和可育系中總共鑒定到了1443個(gè)circRNA，其中可育系鑒定到了879個(gè)，不育系鑒定到了685，有121個(gè)是共同的。大多數(shù)circrNA位于10條染色體上（見(jiàn)下圖）?；赾ircRNA的基因組分布進(jìn)行了分類(lèi)，其中外顯子circRNA有911個(gè)，內(nèi)含子circRNAyou 182個(gè)，間區(qū)有350個(gè)。對(duì)circRNA長(zhǎng)度分布統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)度在200bp到400bp的最多。

2. 不育系相對(duì)于可育系的差異分析

差異分析時(shí)，閾值使用了差異倍數(shù)（FC）≥2和FDR≤0.05，其中差異circRNA、差異miRNA和差異基因分別為31、47和4779個(gè)，對(duì)差異基因進(jìn)行KEGG分析發(fā)現(xiàn)主要富集在“淀粉和蔗糖代謝”、“苯丙烷生物合成”、“戊糖和葡萄糖醛酸相互轉(zhuǎn)化”和“植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”等途徑。通過(guò)GO分析發(fā)現(xiàn)差異基因主要是涉及花粉管發(fā)育相關(guān)的功能。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? KEGG分類(lèi)注釋結(jié)果
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? GO分類(lèi)注釋結(jié)果

為進(jìn)一步驗(yàn)證RNA-seq的結(jié)果，作者隨機(jī)挑選了5個(gè)circRNA、8個(gè)miRNA和8個(gè)基因進(jìn)行了qRT-PCR驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)與RNA-seq結(jié)果一致。

3.?差異miRNA-和差異基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

作者使用了TargetFinder來(lái)預(yù)測(cè)miRNA的靶基因，結(jié)合差異分析的結(jié)果最終得到170對(duì)miRNA和基因的調(diào)控關(guān)系，包含了18個(gè)miRNA和37個(gè)基因。對(duì)這些基因進(jìn)行GO富集分析，發(fā)現(xiàn)主要是細(xì)胞過(guò)程、代謝過(guò)程等功能。對(duì)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)miRNA所調(diào)控的基因主要是涉及糖代謝、脂質(zhì)代謝、花粉管生長(zhǎng)等，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)這些miRNA與植物激素相關(guān)，比如bra-miR9556-5p可能通過(guò)靶向Bra008715來(lái)參與水楊酸介導(dǎo)的信號(hào)通路和油菜素類(lèi)固醇生物合成過(guò)程途徑。


4.?構(gòu)建差異circRNA、差異基因、差異miRNA等3者的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

為了進(jìn)一步挖掘和花藥發(fā)育相關(guān)的ceRNA調(diào)控關(guān)系以及相關(guān)的circRNA，作者利用miRNA靶向基因、circRNA的關(guān)系分析了ceRNA，再結(jié)合差異分析的結(jié)果構(gòu)建了調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。調(diào)控網(wǎng)絡(luò)包含1個(gè)circRNA、2個(gè)miRNA和5個(gè)基因（見(jiàn)下圖），其中2個(gè)miRNA表達(dá)水平也與其靶基因和靶circRNA呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

小結(jié)

研究人員對(duì)油菜細(xì)胞質(zhì)雄性不育系進(jìn)行了全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，鑒定出一些與花藥發(fā)育相關(guān)的基因、circRNA和miRNA，利用Cytoscape構(gòu)建mirna介導(dǎo)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和ceRNA網(wǎng)絡(luò),重構(gòu)了這些RNAs之間的調(diào)控關(guān)系，并對(duì)于關(guān)鍵的子網(wǎng)絡(luò)相關(guān)基因進(jìn)行了功能注釋分析，挖掘出調(diào)控的關(guān)鍵功能通路，加深了對(duì)花藥發(fā)育及雄性不育的理解。

全轉(zhuǎn)錄組產(chǎn)品介紹

全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序所研究的對(duì)象，即是特定細(xì)胞在某一時(shí)間所轉(zhuǎn)錄出的編碼（mRNA）和非編碼RNA(包含lncRNA,?circRNA,?miRNA)。在生物體內(nèi)，任何一類(lèi)RNA分子都不是孤立的，他們行使不同的生物學(xué)功能，參與調(diào)控機(jī)體的重要通路，隨著測(cè)序成本的不斷降低及通量的不斷提高，也使得同時(shí)分析一份樣品的mRNA,?lncRNA,?circRNA和miRNA在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上成為可能?？梢匀娴慕沂旧矬w復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而廣泛的應(yīng)用于動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和凋亡、免疫調(diào)控、疾病發(fā)生發(fā)展以及藥物靶標(biāo)研究等。

全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)不僅可同時(shí)檢測(cè)mRNA、lncRNA、circRNA、?microRNA，而且可結(jié)合多種RNA信息進(jìn)行ceRNA整合分析，探究其潛?在的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，已成為解釋生物學(xué)現(xiàn)象的研究利器。并且可以進(jìn)行兩兩間關(guān)聯(lián)分析和兩者以上ceRNA網(wǎng)絡(luò)調(diào)控分析，有助于縮小篩?選范圍，挖掘關(guān)鍵基因。一方面節(jié)省了樣本量，另一方面使用同一批次樣本提高了研究結(jié)果可比性，兩個(gè)文庫(kù)即可完成整個(gè)項(xiàng)目，項(xiàng)目性?xún)r(jià)比極高。

百邁客生物有多年的全轉(zhuǎn)錄組分析經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目覆蓋領(lǐng)域全，分別為林木、哺乳動(dòng)物、昆蟲(chóng)、作物和水產(chǎn)等，建庫(kù)經(jīng)驗(yàn)十分豐富，起始量低樣本也可進(jìn)行常規(guī)建庫(kù)。同時(shí)百邁客云平臺(tái)加持，急速分析，輕松實(shí)現(xiàn)自由個(gè)性化分析，深度挖掘轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

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