武汉植物园在番茄枸杞远缘嫁接的miRNA组学研究中取得进展
番茄(Solanum lycopersicum)和枸杞(Lycium chinense)同属茄科植物(Solanaceae),但不同属。嫁接(grafting)是一种简单而有效的植物繁殖方式,广泛应用于蔬菜、水果生产中。远缘嫁接(distant-grafting)是指两个不同种、属、甚至科之间的嫁接。中国科学院武汉植物园科研人员于2015年成功报道了番茄枸杞间的远缘嫁接研究,并发现嫁接导致了接穗的植物生长状态、番茄果实大小、形状和重量以及某些果实营养指标的改变。这些表型和生理层次上的改变,是否涉及miRNA组学上的差异?众所周知,microRNA是一类长度为20-24 nt的内源性的非编码的小RNA,广泛存在于真核生物中。miRNA通过调控基因的表达从而参与植物的生长发育过程,以致在植物核心调控网络中被称为“Master Regulators”。
武汉植物园已毕业的博士留学生A.B.M. Khaldun 和副研究员黄文俊在研究员王瑛的指导下,对番茄枸杞远缘嫁接中的miRNA组学进行了比较研究。在这项研究中,嫁接在枸杞砧木上的番茄为处理样本,而自我嫁接的番茄和作为砧木的枸杞为对照样本,采用Illumina 高通量测序技术对这些样本进行了small RNA测序分析,主要结果有:
1、构建了番茄的miRNA profile(包含68个known miRNA和168个假定的novel miRNA);
2、相对于对照番茄而言,嫁接番茄的果实中发现了163个miRNA差异表达(上调表达的123个),而在茎尖中仅有43个miRNA差异表达(上调表达的仅28个);
3、预测了这些差异表达miRNA的靶基因,涉及众多的代谢和调控途径,KEGG分析表明“metabolic pathway”是基因最富集的途径;
4、通过样本间miRNA组学的比较分析,发现了3个miRNA可能从砧木长距离运输到接穗中。
该研究得到国家自然科学基金(31200242,31470391)和宁夏回族自治区农业综合开发科技项目的支持,相关结果发表在学术期刊《植物科学前沿》(Frontiers in Plant Science)上。
番茄枸杞远缘嫁接中miRNA组学的比较分析