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Sci China Life Sci | 朱玉贤院士团队发现大规模的LTR 型反转座子插入在棉花基因组中产生大批重要新转录本

2023/4/23 16:52:19  阅读:148 发布者:

近日,武汉大学高等研究院朱玉贤院士团队在Science China Life Sciences发表了题为Large-scale long terminal repeat insertions produced a significant set of novel transcripts in cotton的研究论文。研究人员通过对亚洲棉极深度的测序分析,发现10000多个新基因,这些基因在以前的基因组组装和注释中未被发现。新发现的这些低表达水平的基因中的大多数都是蛋白编码的,而且是通过LTR类型的转座子以各种方式插入产生。

该研究组通过对亚洲棉(G. arboreum)根、茎、叶、花及10天的胚株混合样本提取RNA,分别进行4 G7 G10 G30 G100 G深度的转录组测序发现,随着测序量的增加,来自基因间区的新转录本数量也在显著增加,在100 G时达到最大值(10,284个新转录本),这些新转录本中有10032个编码蛋白和252个长非编码RNA。进一步分析发现,这些新产生的基因中平均约84%可能与其基因间区中的长未端重复序列(LTR)插入重叠,并且以相对较低的水平表达。

该研究组在详细研究新产生的基因间区转录本时发现,之所以被之前的研究忽略,主要是因为它们的表达量极低,需要更深度的测序才能被发现。进一步研究这些低表达转录本产生的原因,发现它们中60%以上没有转录激活标记。与具有转录激活标记的转录本相比,这些没有转录激活标记的转录本具有更短的Nucleosome-Free Region (NFR),并且这个NFR的物理距离明显小于 RNAPⅡ 酶复合物的直径,因此可能会阻碍RNAPⅡ 有效结合到靶基因启动子区的目标DNA基序上。

该研究进一步通过G. arboreum及其相关物种同源比对及进化分析发现,基因间区新转录本的产生时间同步或晚于反转座子爆发(约2.3 MYA)的时间,与此相反,存在于基因区的常规功能基因则主要起源于16 MYA或更早的全基因组复制事件。因此这些基因间区新转录本都具有显著的棉属特异性。

这可能是第一个涉及全基因组水平新转录本发现的系统性研究,对这些低转录的基因间转录物的分析将有助于研究者理解LTR类型转座子在物种形成和多样化过程中可能发挥的生物学作用。

武汉大学高等研究院博士研究生杨闫为该论文的第一作者,朱玉贤院士为该论文的通讯作者,武汉大学生命科学学院王坤教授、吴志国副研究员和温兴鹏博士后也参与了该研究工作。该项研究得到国家自然科学基金、湖北洪山实验室重点基金、全国博士后创新人才支持计划及武汉大学泰康生命医学中心、高等研究院等项目和平台的经费资助。

原文链接:

 https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-022-2341-8

转自:“植物生物技术Pbj”微信公众号

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