水稻中介导基因沉默相关microRNA的SNP分析

发布时间：2021-08-25 17:15

　　miRNA是重要的调节因子,在植物的生长发育和抗逆等过程中扮演不可替代的角色。和miRNA介导的基因沉默相关的单核苷酸多态性（SNP）可能和植物生长发育和农艺性状密切相关。为进一步了解在miRNA和其靶基因上的进化压力以及SNP如何通过影响miRNA和靶基因对的互补模式从而影响miRNA相关的性状,我们利用3000份水稻基因组数据分析了编码miRNA的基因进行全基因组SNP,发现premiRNA上SNP的密度比基因间隔区低平均4%,比外显子区域低平均8%。对比成熟的保守miRNA和非保守miRNA发现,两者各位点上SNP分布的趋势并不相同,暗示了两者各位点上的进化压力存在差异;通过比较成熟的保守miRNA和其相应的靶基因结合位点,则发现它们之间SNP分布有相关性,说明miRNA和相应靶基因结合位点存在共同进化。另外,我们找到了两个靶基因OsARF13和Os MADS27的miRNA结合位点上携带有两个可能对miRNA介导的调节产生重要影响的SNP。该项研究从全基因组水平揭示miRNA和靶基因存在SNP,可能加深甚我们对miRNA介导的基因沉默机理的理解。 

【文章来源】：基因组学与应用生物学. 2018,37(03)北大核心CSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

水稻pre-miRNA(A),外显子(B)和基因间隔区(C)的SNP密度注:横坐标是相应pre-miRNA(A),外显子(B),基因间隔区(C)

基因组学与应用生物学GenomicsandAppliedBiology图2pre-miRNA的SNP密度分布注:保守miRNA以红色标明,非保守miRNA则以蓝色标明;右下方的条形图是SNP密度分别低于0~0.10bp,0~0.08bp和0~0.05bp的miRNA百分比;纵坐标中,*表示SNP密度为0,其上的密度是0~0.01bp,0.01~0.02bp逐渐递增Figure2miRNASNPdensitydistributionofpre-miRNAsNote:ConservedmiRNAsweremarkedinredcolor,whilenon-conservedweremarkedinbluecolor;therightbottomplotdenotedthepercentagesoffragmentsfellatSNPdensityof0~0.10,0~0.08,0~0.05;Whileiny-axis,*denotedtheSNPden-sityof0,andthebarsaboverepresentedtheSNPdensityin-creasedfrom0.00~0.01bpby0.01bpateachbar图3成熟miRNA每个位点的SNP频率注:其中保守miRNA是蓝色而非保守的则是红色,X坐标是以成熟miRNA5'到3'的顺序排列Figure3PositionalSNPdistributionofmaturemiRNAsNote:ConservedmiRNAsweremarkedinredcolor,whilenon-conservedweremarkedinbluecolor,thex-axiswasintheorderof5'endto3'endonmaturemiRNA守性的miRNA的频率分布，考虑到大多数的miR-NA都是21nt的长度，所以本研究主要关注1~21位点上的分析。通过分别计算和比较保守miRNA和非保守miRNA每个位点的SNP频率，我们发现，保守miRNA上的每一个位点的SNP频率都比非保守的要低。尽管如此，在理论上假如两者都有相同的基因沉默机理的话，两者所处的选择压力也会类似，所以这将会造成它们在各位点的SNP频率应该会有相似的秩(ranking)。然而所得数据并非和预期相同。位点20是非保守miRNA上SNP频率最高的位点，但?

注:X坐标是落在特定相关系数区间的作用对数量,其中下方负相关的作用对的条形图用浅灰色标出,而上方正相关的作用对则用深灰色标出Figure4TheSpearmancorrelationcoefficientofdegradomevali-datedmiRNA:targetrelationshipsNote:Thex-axisindicatedthenumberofinteractionpairsatthegivencorrelationcoefficientrange;thelowerbarsrepresentedthenegativecorrelatedinteractionpairsandweremarkedinlightgrey,whiletheloweronesrepresentedthepositivecorrelatedin-teractionpairsandweremarkedindarkgrey图5成熟miRNA和其结合位点上每一个位置的SNP频率分布注:结合位点上位置的排列顺序和成熟miRNA的顺序相同,都是按照成熟miRNA5'到3'的顺序排列;其中蓝色是表示成熟的保守miRNA,而红色表示保守miRNA的靶基因上的结合位点Figure5SNPdistributionofallsitesalongconservedmaturemiRNAsandtheirbindingsitesNote:TheorderofpositionsinmiRNAbindingsiteswasthesameasthatofmaturemiRNA,bothintheorderof5'endto3'endonmaturemiRNA;Matureconserved-miRNAsweremarkedinblue,whilemiRNAbindingsitesoftargetgenesweremarkedinredmiRNA和靶基因的表达量之间会有负相关。我们从RiceFREND数据库提取了水稻miRNA和基因的表达数据。首先，针对3周大的水稻幼苗样本进行了相关性检验，所选择的miRNA和靶基因都是经过降解组验证的。但是让人惊讶的是，367个miRNA和靶基因对中只有136个呈现出负关联(图4)，而原定的假设是真正的靶基因和其miRNA在它们相互作用的组织中总是有负相关，所得实验数据与之相悖。不但如此，超过一半(197/367)之间是弱


本文编号：3362531