第6周:利用小RNA测序和降解组测序鉴定玉米雌穗发育过程中的miRNA及其靶基因

1. Abstract

1.1 Background

在玉米中,低氮,低盐,干旱胁迫下的miRNA及其靶基因研究较多,但在玉米穗子中相关研究较少。这篇研究的目的就是为了鉴定四种花序发育阶段的保守,非保守的miRNA及其靶基因。

1.2 Results

利用高通量测序技术,miRNA芯片,生信分析鉴定和描述了22个保守,21个玉米特有的miRNA家族。有18个miRNA家族是在不同发育阶段存在差异表达的。141 genes (251 transcripts) targeted by 102 small RNAs including 98 miRNAs and 4 ta-siRNAs被鉴定出来。和miRNA相关的调控穗子发育的通路被讨论。

1.3 Conclusions

在鉴定出的靶基因中,有72 genes (117
transcripts) targeted by 62 differentially expressed miRNAs may attribute to the development of maize ears. 这些基因有待进一步研究。

2. Background

保守的miRNA可以通过序列同源分析来确定(如用blast将模式物种的miRNA比对到拟研究物种基因组中),新的miRNA可以通过高通量测序来预测确定。
文章的三个目的:

  • 鉴定雌穗四个不同发育阶段的保守,非保守miRNA
  • 结合数据库上可以找到的拟南芥、水稻、高粱、玉米的miRNA数据和新发现的miRNA组成miRNA微阵列平台(应该是指做一个miRNA芯片),以此来研究miRNA表达的动态变化
  • 借助降解组测序找到保守、非保守miRNA的靶基因

3. Results

3.1 Overview over small RNA library sequencing
3.2 Computational identification of genuine miRNAs during maize ear development

重点。

WPS加这个水印真是太SB了
  • 根据茎环结构的特征,软件预测出了508个位点,其中38个与蛋白质编码基因外显子重合,76个与重复序列区重合,9个自由能低于某个值,剩余385个为侯选的miRNA产生基因
  • 用miRAlign将这385个miRNA基因与已知的miRNA基因比较,鉴定出99个已知的miRNA基因(它们编码96个成熟miRNA和3个miRNA*),此外还鉴定出64个新的miRNA*序列——还剩286个
  • MiPred继续排除了52个假miRNA前体及198个不像miRNA前体的发夹结构
  • 剩下的36个,编码了26种成熟miRNA,被认为是玉米特有,其中25种属于新的miRNA家族
3.3 Characterization of newly identified miRNAs in maize

所有的22个保守miRNA家族都被鉴定到,在此篇研究中。

分析了miRNA每个位置的碱基bias,着重看两端和第10、11位的碱基。

然后用芯片做了已知和新发现的miRNA的表达量,发现6个miRNA家族的表达量是最主要的。也有一些miRNA家族表达量很低,猜测这些miRNA是组织特异表达的,因为该实验只选了一种组织,有理由相信在其它组织中会高表达。

3.4 Expression profiles of known and newly identified miRNAs

这一部分是对上一部分内容的细化,研究了穗子发育四个不同时期的miRNA表达。

3.5 Target prediction of conserved and non-conserved miRNAs by degradome sequencing
3.6 GO analysis of targets regulated by differentially expressed miRNAs

4. Methods

4.1 Plant materials and RNA isolation
4.2 Small RNA library preparation and sequencing
4.3 Degradome library construction
4.4 MiRNA microarray assays
4.5 Bioinformatics analysis of sequencing data

取18-25nt的reads用SOAP2比对到参考基因组。matching non-coding rRNAs, tRNAs, snRNAs and snoRNAs in the Rfam and NCBI Genbank databases的reads将被除去,剩下的reads取比对到基因组区域的侧翼250nt区域用于二级结构预测,使用的是mFold 3.5和MIREAP,然后过滤。
降解组数据取20-21nt的reads比对,5'端比对点上下游各取15nt作为tag,这些tag与新鉴定miRNA和miRBase库比对,比对得上则作为侯选target, 使用CleaveLand。
所有侯选target的GO功能富集用blast2go做,GO注释用AgriGO做。差异基因的KEGG通路分析用Cytoscape结合ClueGO插件做。

4.6 Stem-loop quantitative real-time PCR (qRT-PCR) analysis

随机挑选了13个成熟miRNA用此方法验证。

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