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浙江大学揭示白菜花粉发育和授粉受精过程中的长链非编码RNA

Plant Journal在线发表了浙江大学黄鹂团队题为“Systematic identification of long non-coding RNAs during pollen development and fertilization in Brassica rapa”的研究论文。该研究系统鉴定了在白菜花粉发育和授粉受精过程中表达的长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)分子,为揭示白菜有性生殖的分子机制提供了重要线索。





花粉发育和授粉受精过程是种子植物完成有性生殖和世代交替的关键过程。已有研究表明lncRNA在植物生长发育过程中发挥重要作用,但到目前为止还没有系统分析过花粉发育和授粉受精过程中lncRNA的表达情况。本研究以白菜‘矮脚黄’核不育两用系ajhGMS ‘Bcajh97-01A/B’的可育株系与不育株系为材料,利用RNA-seq技术,以5个不同发育时期的花蕾和授粉后3个不同阶段的雌蕊为材料,系统鉴定了12501条lncRNA,并发现这些lncRNA的表达受发育进程调控,呈现出高度的组织或时空特异性。基于顺式(cis)和反式(trans)作用方式的分析及与蛋白编码基因的共表达网络分析,发现47个和451个分别以cis和trans方式起作用的lncRNA与它们的作用靶蛋白编码基因高度共表达。通过靶蛋白编码基因的GO分析,其中一些可能参与生殖发育关键过程如花粉外壁的形成、花粉管的生长等过程的lncRNA被发现。此外,文章还预测出15个lncRNA可能以内源模拟靶标(endogenous pseudo target mimics,eTMs)的形式分别调控13个miRNA的表达。进一步通过转基因技术,证实其中两个lncRNA(bra-eTM160-1和bra-eTM160-2)可以作为功能性eTM调控白菜miRNA160的活性,进一步影响其靶基因ARF家族成员的表达而参与花粉发育。这些研究为认识花粉发育和授粉受精过程中lncRNA的功能提供了新的见解,有助于更好地理解植物生殖发育过程的分子机制。


该研究由浙江大学黄鹂课题组联合杭州师范大学和温州大学共同完成,黄鹂副教授为论文第一作者和通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金面上项目、浙江省科技重大专项和浙江省重点科技创新团队项目的资助。

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