Атлас длинных некодирующих РНК пшеницы: прорыв в понимании развития зерна

Хотя длинные некодирующие РНК (lncRNA) признаны ключевыми регуляторами биологических процессов, знания о lncRNA, связанных с развитием зерна пшеницы (Triticum aestivum), оставались скудными.

В исследовании, опубликованном в Seed Biology 4 сентября 2023 года, для выяснения ландшафта lncRNA пшеницы был проведен полногеномный strand-specific RNA sequencing (ssRNA-seq) эндосперма зерна на 10 и 15 днях после опыления (DAP) и интегрированы 545 общедоступных транскриптомных наборов данных различных стадий развития и тканей.

Результаты и характеристика lncRNA:

  • Идентифицировано 20 893 lncRNA пшеницы.
  • Средняя длина транскрипта — 900 п.н..
  • Преобладает одноэкзонная структура (48%).
  • Значительное перекрытие с ретротранспозонами LTR (41,40%).

По сравнению с белковыми генами (PCGs), lncRNA пшеницы имеют меньшую длину транскриптов, меньше экзонов и более тканеспецифичную экспрессию. Их паттерны экспрессии положительно коррелировали с соседними PCGs. Анализ распределения lncRNA по трем субгеномам пшеницы (A, B, D) показал, что 90,7% lncRNA уникальны для одного субгенома, что указывает на иные эволюционные траектории по сравнению с PCGs.

Для работы с данными создана комплексная база данных wLNCdb (http://wheat.cau.edu.cn/wLNCdb). Она предоставляет инструменты для изучения профилей lncRNA, включая паттерны экспрессии, ко-экспрессионные сети, функциональную аннотацию и SNP среди образцов пшеницы.

Ключевое открытие:

С помощью wLNCdb идентифицирована lncRNA TraesLNC1D26001.1, которая негативно регулирует прорастание семян. Её сверхэкспрессия задерживала прорастание семян пшеницы за счет upregulation гена Abscisic acid-insensitive 5 (TaABI5). Кроме того, эта lncRNA ко-экспрессируется с генами, связанными с биосинтезом крахмала и белка, подчеркивая её потенциальную регуляторную роль в развитии зерна и его качестве.

Это новаторское исследование предоставляет всеобъемлющую карту lncRNA пшеницы и закладывает основу для будущего изучения их функций, открывая путь для использования этих знаний для повышения урожайности и качества пшеницы.