哎“油”,不错哦!“油王”竟被安诺小RNA揭秘
2018.08.28

油棕(Elaeis guineensis Jacq.)是植物界中产油量最高的作物,在中果皮中积累了90%的棕榈油,有"世界油王"之称。棕油精炼后可得营养价值极高的食用油脂,并可用于肥皂、化妆品等加工制造业。但油棕果实为何含油量这么高?对于油棕中脂质和脂肪酸(FA)代谢存在怎样的调节机制?下面,小编带您一起揭秘!



近日,安诺基因助力海南大学生物技术系热带生物资源可持续利用重点实验室,在油棕中果脂质和脂肪酸(FA)代谢调节机制解析上取得关键进展,综合RNA-seq、Northern blot、qRT-PCR等技术,发现了油棕中与FA代谢相关的复杂且广泛的miRNA-mRNA调控网络,揭示了miRNA调节基因表达并参与脂质和FA代谢的机制。相关研究成果于8月22日在《Tree Physiology》在线发表,其中安诺生信团队深度参与数据分析与信息挖掘,陈重建博士及生信主管刘涛作为第二作者联合发表。


研究结果


1.内源小RNA的鉴定

研究者分别选取中果皮发育的5个阶段进行小RNA建库测序分析,结合miRbase和Rfam数据库进行miRNA鉴定,并用miRDeep-P软件进行nov-miRNA的预测,鉴定出282个nov-miRNA家族。5个发育阶段的样本呈现出不同的表达模式,揭示了油棕果实不同发育阶段的动态变化。


2.miRNA动态表达谱分析

中果皮发育共含170种已知miRNA,大多数保守的miRNA在不同发育阶段表现出显著差异表达。与第1、2阶段相比,第3-5阶段miRNA表达水平的差异较大,表明miRNA在中果皮发育过程中逐渐被激活,miRNA介导的基因调控在从初期阶段到后期阶段的过渡中增加。


图1 不同发育阶段差异miRNA分析


3.基因功能分析

总共935个基因(6.00%)注释到脂质转运和代谢。GO富集分析显示,29.05%的基因参与代谢过程,表明在中果皮发育过程中发生了与合成和分解代谢相关反应。KEGG通路分析显示,24,041个基因分为125个途径,包括代谢(26.75%)和胞吞作用(10.07%),甘油磷脂代谢(9.86%)和醚脂代谢(9.14%)是富集最显著的。DEGs表现出明显的特异性表达模式。GO富集分析表明,I组显著富集的是细胞分裂和扩张,III组和IV组主要涉及各种代谢过程,包括FA代谢途径,研究表明FA和类黄酮的合成代谢在坚果发育的晚期阶段极其活跃。


图2 脂肪酸相关KEGG通路分析



图3 不同发育阶段差异基因GO和KEGG富集分析


4. miRNA靶基因预测和功能分析


结合生物信息分析及降解组分析,鉴定到284个高可靠性的靶基因。miRNA及其靶基因通常呈空间和时间表达负相关性,qRT-PCR验证与预期一致。对显著差异表达的miRNA靶基因进行GO富集分析,I 组中显著富集的是激素介导的信号传导途径,而 II 组和 III 组是FA生物合成和代谢过程,IV组与能量代谢有关,包括糖和脂质,可能与FA和次生代谢相关。


研究结论


研究结果表明油棕中果皮中的一系列miRNA参与了FA代谢途径的调控网络。本文对miRNA表达模式和与FA合成代谢和果实发育相关的广泛miRNA-mRNA调控网络进行了深入解析,并揭示了miRNA调控基因表达参与脂质和FA代谢的相关机制。

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参考文献


Zheng Y, Chen C, Liang Y, Sun R, et al. Genome-wide association analysis of the lipid and fatty acid metabolism regulatory network in the mesocarp of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) based on small noncoding RNA sequencing.Tree Physiol, 2017.


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