睡莲属植物细胞器RNA转录后加工研究取得新进展
植物细胞中有三个相对独立的基因组 ,即核基因组、叶绿体基因组和线粒体基因组,后两者常被称为细胞器基因组。RNA转录后加工,包括内含子剪接、RNA 编辑、5’和3’端成熟等在植物细胞器基因组的基因表达和调控中很常见。植物 细胞器RNA 编辑已有一些 报道,包括 无油樟( Amborella trichopoda) 及鹅掌楸( Liriodendron tulipifera) 的细胞器RNA 编辑,但 内含子剪接及其与RNA 编辑的相互作用研究较少。中国西南野生生物种质资源库 利用PacBio Sequel 平台的三代测序技术和Illumina Hiseq 平台的二代测序技术,选择被子植物基部类群 睡莲属植物品种黄 乔伊( Nymphaea‘Joey Tomocik’)为研究对象,获取了其 细胞器基因组和转录组序列。在此基础上, 组装出其完整 的叶绿体基因组 和线粒体基因组(图1 ),随后将全长转录组(Iso-seq)序列 分别比对到两个细胞器基因组,并 将去除核糖体RNA策略(rRNA-)建库( 未经多聚腺苷酸 富集polyA +) 的链特异性转录组测序(RNA-seq) 数据(reads 及Trinity组装转录本)分别比对到两个细胞器基因组,据此 获取了 睡莲属植物 细胞器基因组在转录后RNA加工过程(内含子剪接及RNA编辑)的概貌。
基于全长转录组数据,可以校正基于同源性的 细胞器基因组注释结果。该 研究发现,Gen Bank 数据库中多数植物 (包括拟南 芥、 水稻、 无油樟等)的 线粒体基因nad4-i2上下游的 两个外显子间的 边界存在 注释错误。基于转录本比对结果, 检测到了睡莲属植物 细胞器基因组中全部7 个反式剪接内含子(叶绿体中的rps12-i1 、nad1-i1 、nad1-i3 、nad1-i4 、nad2-i2 、nad5-i2 、nad5-i3 )的剪接证据,以及除转运RNA 基因中的内含子以外 的其它基因的全 部顺式内含子的剪接证据。此外,该研究还首次 检测到了线粒体基因nad4(含三个顺式剪接内含子)的全部8 种可能的内含子剪接产物; 反式剪接和顺式剪接的发生互有先后,此 结果表明, 细胞器基因组的内含子剪接是随机发生的, 没有先后顺序(图2 )。