转录因子没新意?聊聊非编码RNA在花青素合成研究中的新思路
2020.10.28

颜色是植物最重要的品质性状之一,是植物进化过程中最具适应意义的表型性状。花青素是使植物呈色的一种重要色素,它对于植物品种色泽改良研究具有重要意义[1]。此外,花青素还参与了植物环境胁迫应答、病原菌和昆虫胁迫应答等一系列生物学过程。

目前,与植物花青素合成相关的非编码RNA研究还处于一个起步阶段,小编整理了3篇前人研究文献以供大家参考。


lncRNA参与苹果果皮的花青素合成






文献名称:Systematic identification of long noncoding RNAs expressed during light-induced anthocyanin accumulation in apple fruit[2]
发表期刊:The Plant journal(IF 6.141)
文库构建对开花后120天采收的苹果进行0,3,5,8天的光照处理,并对每个时段的苹果果皮进行转录组测序

研究内容



花青素有助于苹果果实的着色,并对其观赏、食用和市场价值有重要影响。研究人员对“红富士”苹果果皮在光诱导下花青素快速积累过程中的基因表达变化进行鉴定,通过WGCNA分析miRNA-lncRNA-mRNA表达调控网络构建基因功能验证等一系列工作证实了lncRNA MLNC3.2和MLNC4.6是miRNA156a潜在靶标,在光诱导下阻止miR156a对SPL2likeSPL33的降解,从而促进SPL2-likeSPL33的表达和花青素的积累。


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差异表达基因的筛选


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共表达网络构建(左)和候选基因功能验证(右)


miRNA调控杨树花青素合成





文献名称MiR156 regulates anthocyanin biosynthesis through SPL targets and other microRNAs in poplar[3]

发表期刊:Horticulture Research(IF 5.404)

文库构建:野生型&miRNA过表达杨树株系幼茎(每组3个生物学重复)


研究内容



花青素可以参与杨树的生物和非生物胁迫应答,前人对于杨树花青素合成相关转录因子和结构基因的研究较为透彻,但目前miRNA在杨树花青素生物合成过程中的调控作用尚不清楚。研究人员在杨树中过表达miR156,综合小RNA测序mRNA测序代谢组测序的结果,鉴定到miR160h和miR858分别通过调节生长素应答因子和MYB转录因子,影响杨树花青素的积累;过表达miR156的转基因杨树与野生型相比,其花青素、黄酮和黄酮醇的含量显著提高。本研究证明了miR156可以通过多种因素(microRNAs、转录因子、结构基因)对杨树的花青素生物合成途径进行调控。


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野生型&miR156过表达杨树株系表型


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野生型&miR156过表达杨树株系转录组学分析



lncRNA在沙棘果实花青素合成中的调控作用





文献名称:Transcriptomic and functional analyses unveil the role of long non-coding RNAs in anthocyanin biosynthesis during sea buckthorn fruit ripening[4]

发表期刊:DNA Research(IF 4.009)

文库构建:沙棘品种“红果”的MG、BR、RR三个发育阶段的果实(3个生物学重复


研究内容



沙棘果实成熟过程快,果实中营养成分和抗氧化成分含量高,是研究果实成熟的理想材料。研究人员使用高通量测序的方法,对沙棘果实三个发育阶段的转录组进行分析。通过过表达/沉默实验,鉴定到LNC1和LNC2可以作为miR156a 和miR828a的靶标,分别降低SPL9的表达和诱导MYB114的表达。高效液相色谱分析结果显示这一过程也可影响花青素的含量。本研究首次对沙棘中的lncRNA进行全局表达分析,为果实品质调控提供了新见解。


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沙棘果实的转录组学分析


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候选lncRNA的功能验证


希望以上花青素合成相关的非编码RNA研究可以给各位老师的课题研究带来新思路,说了这么多~也请让小编宣传一波~


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参考文献

[1] 戴思兰, 洪艳. 基于花青素苷合成和呈色机理的观赏植物花色改良分子育种[J]. 中国农业科学, 2016.03.011.

[2] Yang T , Ma H , Zhang J , et al. Systematic identification of long noncoding RNAs expressed during light‐induced anthocyanin accumulation in apple fruit[J]. The Plant Journal, 2019, 100(3).

[3] Yamei Wang, Wenwen Liu, Xinwei Wang, et al. MiR156 regulates anthocyanin biosynthesis through SPL targets and other microRNAs in poplar[J]. Horticulture Research, 2020 Aug 1;7:118.

[4] Guoyun, Zhang, Daoguo, et al. Transcriptomic and functional analyses unveil the role of long non-coding RNAs in anthocyanin biosynthesis during sea buckthorn fruit ripening[J].DNA Research, 2018.