IJBM | 华中农业大学棉花遗传改良团队发现调控棉花抗旱性的新型非编码RNA
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阅读： 2023/9/14 14:21:31
近日，华中农业大学棉花遗传改良团队在International Journal of Biological Macromolecules上发表了题为“Comprehensive non-coding RNA analysis reveals specific lncRNA/circRNA–miRNA–mRNA regulatory networks in the cotton response to drought stress”的研究论文。该研究绘制了棉花响应干旱胁迫的组织特异性和品种特异性转录后调控网络，并鉴定到调控棉花抗旱性的新型非编码RNA分子。
非编码RNA（ncRNA）主要包括长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）、 微小RNA（microRNA, miRNA）和 环状RNA（circular RNAs，circRNA）等。近些年，非编码RNA已逐渐被报道参与植物生命活动和逆境适应性的调节，然而其在棉花的逆境适应，特别是棉花响应干旱过程中调控作用需要挖掘。
本研究利用课题组前期通过表型组学（Li et al., 2020）和表观转录组学（Li et al., 2023）筛选得到的极端抗旱和敏旱材料，对干旱处理下叶片和根系组织进行了深度测序，从而鉴定陆地棉组织特异性和抗/敏旱品种特异性ncRNA（lncRNAs、miRNA 和circRNA）。研究人员通过分析获得干旱处理下差异表达ncRNA（DE ncRNA），并对DE ncRNA靶基因功能注释，进而构建了响应干旱的组织特异性和品种特异性的竞争性内源RNA（ceRNA）lncRNA/circRNA–miRNA–mRNA网络。
研究进一步鉴定了ceRNA网络中根系特异干旱诱导的新型长链非编码lncRNA （DRL1）的功能。结果表明，敲低DRL1 后棉花不抗旱，可能是因为DRL1竞争结合miR477b进而影响miR477b对其靶标的作用来调控抗旱性。
该项研究从非编码RNA等新型调控分子出发，不仅揭示了ncRNA在组织中的特异性表达以及品种特异性的干旱响应途径，还发现了新的转录后调控途径和潜在的ncRNA分子功能，为作物的抗旱性遗传改良提供新的研究思路及新型分子靶标。
华中农业大学棉花遗传改良团队博士后李保奇和已毕业硕士冯诚为论文第一作者，杨细燕教授为通讯作者，张献龙教授对研究工作做了重要指导。此项研究依托华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室和湖北洪山实验室，受到国家自然科学基金，湖北省自然科学基金，中国博士后科学基金等项目的资助。
近年来，华中农业大学棉花遗传改良团队在棉花抗旱鉴定新技术的开发及应用、棉花抗旱遗传基础及关键基因功能验证、干旱下棉花可塑性发育的分子机制等方面开展研究并取得系列进展，相关研究成果发表在Plant Biotechnology Journal (2023, 2020, 2017)，Journal of Advanced Research (2022)，Plant Physiology (2020)，作物学报（2022, 2021a, b）等国内外主流期刊，授权国家发明专利7项，创新棉花抗旱资源55份，参与完成的“优质抗旱棉花种质创新与育种应用”获新疆建设兵团科技进步一等奖（已公示，与新疆农垦科学院和石河子大学联合申报）。团队的系统性研究工作为棉花抗旱育种奠定了理论、技术与种质基础。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813023034542
参考文献：
1. B. Li, M. Zhang, W. Sun, D. Yue, Y. Ma, B. Zhang, L. Duan, M. Wang, K. Lindsey, X. Nie, X. Zhang, X. Yang, N6-methyladenosine RNA modification regulates cotton drought response in a Ca2+ and ABA-dependent manner. Plant Biotechnol. J. 2023, 21(6): 1270-1285.
2. B. Li, L. Chen, W. Sun, D. Wu, M. Wang, Y. Yu, G. Chen, W. Yang, Z. Lin, X. Zhang, L. Duan, X. Yang. Phenomics-based GWAS analysis reveals the genetic architecture for drought resistance in cotton. Plant Biotechnol. J. 2020, 18(12): 2533-2544.
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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