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《自然•通訊》發表朱玉賢、周宇課題組亞洲棉轉錄組研究成果

2019-10-22

    10月17日,國際期刊Nature Communications(《自然•通訊》)在線發表生命科學學院和高等研究院朱玉賢院士、周宇教授課題組在解析亞洲棉轉錄組方面聯合取得的最新研究成果。該工作是迄今為止科學家對亞洲棉基因組的復雜轉錄所進行的最為準確的注釋。

    論文題為“Multi-strategic RNA-seq analysis reveals a high-resolution transcriptional landscape in cotton”(《應用多RNA組學策略精細解析亞洲棉基因組轉錄全景》)。生命科學學院副研究員王坤、周宇實驗室博士研究生王得和為共同第一作者,朱玉賢、周宇為共同通訊作者,武漢大學為第一完成單位。該工作得到了國家自然科學基金、國家科技部、武漢大學自主科研交叉學科項目等的資助。

    棉花是一種重要的天然纖維作物,也是研究細胞分化、伸長和細胞壁發育調控的重要模式植物,但缺乏全面、高分辨率的基因圖譜,棉花轉錄組的不完整性阻礙了各種生物過程分子機制的研究。亞洲棉(G. aboreum)是現在全世界廣泛種植的栽培棉種-陸地棉祖先基因組供體種之一,其基因組由1.7G堿基對組成。課題組通過系統地、全方位地轉錄分析闡釋亞洲棉基因組,填補了國際上棉花基因組精細轉錄注釋的空白,獲得了迄今為止科學家對亞洲棉基因組的復雜轉錄全貌所進行的最準確的注釋,為進一步的功能基因組研究提供了寶貴的資源。



    在研究中,團隊引入并整合運用了四種高通量技術,包括Pacbio long reads Iso-seq、strand-specific RNA-seq、CAGE-seq和PolyA-seq,系統地探索了亞洲棉的16種組織或不同器官類型的精細轉錄組;首創開發運用了集成注釋工具IGIA,從整合的數據中重建棉花基因組精確的基因結構和轉錄本異構體。

    課題組在研究中還發現棉花基因組中存在高度動態的轉錄調控,如可變啟動子和終止子調節、微外顯子剪接、多順反子轉錄通讀和RNA選擇性剪接熱區等復雜現象。課題組進一步驗證和探究了在亞洲棉基因組中所發現的這一類新穎的基因調控現象的分子機制和可能的生物學功能。此外,通過與已經發表的有關棉花重要農藝性狀的遺傳位點(GWAS和其他SNP)的比對分析發現,大量位點位于基因的非翻譯區、RNA加工元件等區域。因此該項研究取得的重要發現對未來棉花功能基因組學的進一步發展意義重大。

    該研究是朱玉賢課題組繼雷蒙德氏棉基因組(Wang et al., 2012, Nature Genetics),亞洲棉基因組(Li et al., 2014, Nature Genetics; Du et al., 2018, Nature Genetics)和陸地棉基因組(Li et al. 2015, Nature Biotechnology)的組裝和解析之后在棉花組學研究方面的又一重要突破。

    原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-12575-x

來源:武漢大學 新聞網

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