【文獻解讀】油菜花藥發(fā)育中CircRNA表達模式及ceRNA和miRNA–mRNA網(wǎng)絡的研究

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作為內源非編碼RNA的一員，被認為具有miRNA海綿和競爭性內源RNA（ceRNA）功能。關于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建了細胞質雄性不育系（CMS），對不育系和可育系花蕾進行全轉錄組測序，揭示了油菜花藥發(fā)育中新的circRNA–miRNA–mRNA調控網(wǎng)絡，為進一步研究CircRNA和miRNA在花藥發(fā)育中的功能提供了一定的基礎。

研究方法

材料：選取不育系Bcpol97-05A和保持系Bajh97-01B，開花后采樣，3個生物學重復

方法：構建lncRNA、sRNA兩個文庫，完成測序

平臺：北京百邁客生物科技有限公司illumina測序平臺進行測序，使用百邁客云平臺進行相關的生物信息學分析

結果分析

1. circRNA鑒定

使用了find_circ進行了circRNA鑒定，在不育系和可育系中總共鑒定到了1443個circRNA，其中可育系鑒定到了879個，不育系鑒定到了685，有121個是共同的。大多數(shù)circrNA位于10條染色體上（見下圖）。基于circRNA的基因組分布進行了分類，其中外顯子circRNA有911個，內含子circRNAyou 182個，間區(qū)有350個。對circRNA長度分布統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，長度在200bp到400bp的最多。

2. 不育系相對于可育系的差異分析

差異分析時，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，對差異基因進行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化”和“植物激素信號轉導”等途徑。通過GO分析發(fā)現(xiàn)差異基因主要是涉及花粉管發(fā)育相關的功能。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? KEGG分類注釋結果
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? GO分類注釋結果

為進一步驗證RNA-seq的結果，作者隨機挑選了5個circRNA、8個miRNA和8個基因進行了qRT-PCR驗證，發(fā)現(xiàn)與RNA-seq結果一致。

3.?差異miRNA-和差異基因的調控網(wǎng)絡構建

作者使用了TargetFinder來預測miRNA的靶基因，結合差異分析的結果最終得到170對miRNA和基因的調控關系，包含了18個miRNA和37個基因。對這些基因進行GO富集分析，發(fā)現(xiàn)主要是細胞過程、代謝過程等功能。對構建的網(wǎng)絡進行研究發(fā)現(xiàn)miRNA所調控的基因主要是涉及糖代謝、脂質代謝、花粉管生長等，同時也發(fā)現(xiàn)這些miRNA與植物激素相關，比如bra-miR9556-5p可能通過靶向Bra008715來參與水楊酸介導的信號通路和油菜素類固醇生物合成過程途徑。


4.?構建差異circRNA、差異基因、差異miRNA等3者的調控網(wǎng)絡

為了進一步挖掘和花藥發(fā)育相關的ceRNA調控關系以及相關的circRNA，作者利用miRNA靶向基因、circRNA的關系分析了ceRNA，再結合差異分析的結果構建了調控網(wǎng)絡。調控網(wǎng)絡包含1個circRNA、2個miRNA和5個基因（見下圖），其中2個miRNA表達水平也與其靶基因和靶circRNA呈現(xiàn)負相關。

小結

研究人員對油菜細胞質雄性不育系進行了全轉錄組測序，鑒定出一些與花藥發(fā)育相關的基因、circRNA和miRNA，利用Cytoscape構建mirna介導的調控網(wǎng)絡和ceRNA網(wǎng)絡,重構了這些RNAs之間的調控關系，并對于關鍵的子網(wǎng)絡相關基因進行了功能注釋分析，挖掘出調控的關鍵功能通路，加深了對花藥發(fā)育及雄性不育的理解。

全轉錄組產(chǎn)品介紹

全轉錄組測序所研究的對象，即是特定細胞在某一時間所轉錄出的編碼（mRNA）和非編碼RNA(包含lncRNA,?circRNA,?miRNA)。在生物體內，任何一類RNA分子都不是孤立的，他們行使不同的生物學功能，參與調控機體的重要通路，隨著測序成本的不斷降低及通量的不斷提高，也使得同時分析一份樣品的mRNA,?lncRNA,?circRNA和miRNA在技術上和經(jīng)濟上成為可能?？梢匀娴慕沂旧矬w復雜的調控機制，進而廣泛的應用于動植物的生長發(fā)育和凋亡、免疫調控、疾病發(fā)生發(fā)展以及藥物靶標研究等。

全轉錄組測序技術不僅可同時檢測mRNA、lncRNA、circRNA、?microRNA，而且可結合多種RNA信息進行ceRNA整合分析，探究其潛?在的調控網(wǎng)絡機制，已成為解釋生物學現(xiàn)象的研究利器。并且可以進行兩兩間關聯(lián)分析和兩者以上ceRNA網(wǎng)絡調控分析，有助于縮小篩?選范圍，挖掘關鍵基因。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果可比性，兩個文庫即可完成整個項目，項目性價比極高。

百邁客生物有多年的全轉錄組分析經(jīng)驗，項目覆蓋領域全，分別為林木、哺乳動物、昆蟲、作物和水產(chǎn)等，建庫經(jīng)驗十分豐富，起始量低樣本也可進行常規(guī)建庫。同時百邁客云平臺加持，急速分析，輕松實現(xiàn)自由個性化分析，深度挖掘轉錄水平調控網(wǎng)絡。

現(xiàn)在簽單全轉錄組享低價，詳情請咨詢當?shù)劁N售。