基于基因组的绒毛状烟草和林烟草microRNA及其靶基因分析

摘要：

【目的】填补绒毛状烟草（Nicotianatomentosiformis）和林烟草（Nicotianasylvestris）在miRNA相关领域的研究空白，揭示普通烟草（Nicotiana tabacum）的生长发育调控机理。【方法】在绒毛状烟草和林烟草全基因组中预测并分析miRNA及其靶基因，通过同源比对及miRNA前体二级结构特征进行预测：参考序列在绒毛状烟草和林烟草基因组的比对中，允许最多1-2个错配；miRNA二级结构为经典茎环结构，其中MEF最大值为-25，MEFI最小值为0.85，预测的miRNA与已知的同一家族的miRNA位于发夹结构的同一条臂上；去除E值小于等于1e-6的编码蛋白的序列。【结果】在绒毛状烟草中得到39个家族的162条miRNA，包括14对正/反义miRNA和5个基因簇。在林烟草中得到40个家族的169条miRNA，包括13对正/反义miRNA和3个基因簇。2个野生烟草在保守度高的 miRNA 家族中，其成员分布相似，且成员数相近。在保守度相对较低的家族中，2个野生烟草其成员分布差异较为明显，其中，miR5021、miR5203等9个家族仅在绒毛状烟草中有成员，miR1446、miR1509等10个家族仅在林烟草中有成员。2种野生烟草的正义miRNA与反义miRNA都有着1-4个碱基差异，这些差异位点在不同的家族中呈现出偏好性，而且在2种野生烟草中偏好性相似：miR164家族的9、12、13个碱基处，miR172家族的1、21个碱基处，miR396家族的2、17个碱基处，miR399家族的15、20个碱基处。2种野生烟草的基因簇主要是由miR156、miR169家族组成，其前体的间距小于350 nt，同时在绒毛状烟草中首次发现miR6019/miR6020基因簇。以普通烟草的unigene数据库作为靶基因集进行预测与分析，在绒毛状烟草122条miRNA中得到749个靶基因，去掉重复基因得到非冗余靶基因206条，其中89条（43%）得到GO功能注释；在林烟草中117条miRNA得到650个靶基因，去掉重复基因得到非冗余靶基因169条，其中78条（46%）得到GO功能注释。在分子功能方面，大多数靶基因具有结合等活性。在生物学过程中，靶基因主要参与了发育过程、生殖过程、多细胞器官发育过程、胁迫应答过程等。【结论】控制发育和多细胞器官发育过程的靶基因数方面以林烟草居多，而胁迫应答的靶基因数以绒毛状烟草较多。

关键词：绒毛状烟草、林烟草、miRNA、生物信息学、基因组

分类号：R734.2;R563.9;Q81

资助基金：国家高技术研究发展计划（863计划）2012AA021801

在线出版日期：2014-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1894-1903