武汉植物园在莲的小RNA功能与进化研究中取得进
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中国科学院武汉植物园水生植物基因组学与遗传育种学科组助理研究员石涛在研究员杨平仿的指导下,从植物宏观进化的角度对莲的小RNA转录组学进行研究,在莲中发现来自不同家族和不同功能的miRNA。在此基础上,在全基因组范围对温带莲与热带莲的MIRNA序列差异进行分析,并对陆生植物同类群的miRNA进行系统进化分析,发现miRNA的靶基因数目、拷贝数、出现年龄和在基因组多倍化中的保留状况不仅决定了不同的miRNA家族在不同植物类群中的命运,还决定了MIRNA 序列的保守性。同时,MIRNA 序列分化会加速温带型和热带型莲叶子和地下茎发育过程中靶基因表达模式的分化,对两种莲表型分化,特别是地下茎分化具有重要推进作用。该研究结果在系统进化层面揭示了植物miRNA家族进化的规律,同时对莲藕地下茎膨大分子调控机制方面也有重要启示,相关研究结果发表在《植物学杂志》(Plant Journal)上。

陆剑研究员为该论文的通讯作者。生科院博士后罗俊杰(现为中国农业大学北京市食品营养与人类健康高精尖创新中心岗位科学家),生命科学联合中心博士生王奕蓉、袁健是论文的共同第一作者,生科院本科生赵志磊(现就读于普林斯顿大学)参与了该研究。该工作得到了国家科技部、国家自然科学基金委、中组部青年千人计划以及北大-清华生命科学联合中心的资助。

莲miRNA在基因组加倍过程中的进化模式

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www.2492777.com,通过在四种哺乳动物(人,恒河猴,非洲绿猴,大鼠)的肾源细胞系中过表达let-7a和let-7b,结合高通量测序和转录组深度分析,进一步验证了miRNA复制之后不同拷贝对靶基因有不同的偏好性,并发现let-7靶位点的获得和丢失与不同物种间基因表达演化相关。

水生植物莲(Nelumbo nucifera)属于真双子叶植物基部的物种,其祖先大约于1亿2千万年前与核心真双子叶植物(绝大多数的现存双子叶植物)分开,是真双子叶植物中最早分化出来的类群之一。莲在具备观赏、食用和药用价值的同时,在真双子叶植物和整个被子植物系统发育和基因组进化研究方面具有重要地位。在动植物基因组中,普遍存在一类编码小分子RNA的基因(MIRNA),其表达的microRNA可以通过序列互补的方式结合靶基因的mRNA,导致靶基因的mRNA降解或抑制靶基因的翻译。通过这种负调控基因表达的方式,miRNA参与了植物不同器官发育与生理反应等重要生物学过程。对莲的miRNA的功能与进化研究不仅可以揭示参与莲的重要农艺性状的分子调控机制,同时还为揭示真双子叶植物及被子植物中不同miRNA家族的进化路径提供重要线索。

责编:山石

不同进化阶段出现miRNA进化模式

microRNA复制之后的功能分化及与靶位点的协同进化:A.人类基因组中各种不同类型保守miRNA的数目;B.旁系同源多拷贝miRNA比单拷贝的miRNA 拥有显著更多的靶基因;C.旁系同源多拷贝miRNA与单拷贝miRNA的靶基因进化过程差异比较示意图。

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