马铃薯LINC4206及其靶基因StDFR的克隆与StDFR的生物信息学分析

为了研究lncRNA对马铃薯块茎花青素生物合成的调控机制,通过分析紫心马铃薯(希森8号)和黄心马铃薯(晋16)块茎的lncRNA转录组数据,筛选到参与马铃薯块茎花青素生物合成的lncRNA及其靶基因,并进一步从希森8号中克隆得到1个与马铃薯块茎花青素合成相关的lncRNA-LINC4206及其靶基因StDFR,其序列长度分别为816、1 149 bp,并对StDFR基因编码的蛋白进行了生物信息学分析。结果表明,该基因编码383个氨基酸,分子量为42 469.78,是一个亲水性稳定蛋白,没有跨膜结构,也没有信号肽;亚细胞定位预测显示,St DFR蛋白定位于细胞质和细胞质膜上,St DFR蛋白的二级结构主要由无规则卷曲、α-螺旋组成,所占比例分别为43.98%和36.65%;保守结构域分析表明,该蛋白具有典型的差相异构化结构域(epimerase),该基因编码的NAD(P)结合的折叠超家族蛋白属于短链脱氢酶/还原酶家族。系统进化树分析表明,马铃薯St DFR蛋白与茄子Sm DFR具有较近的亲缘关系。RT-q RCR分析结果显示,LINC4206与StDFR基因在希森8号和晋16中的表达趋势一致,这进一步从m RNA水平证明了StDFR是LINC4206的靶基因,推测LINC4206可能靶向作用于StDFR正调控马铃薯块茎花青素的生物合成。研究结果可为解析lncRNA调控马铃薯块茎花青素的分子机制提供一定的理论参考。

利用WGCNA鉴定甘薯耐盐相关共表达网络及核心基因

为了挖掘甘薯耐盐基因,利用不同盐胁迫时间甘薯根系的转录组数据,选取在样本间表达量变异最大的前50%基因(共32147个),进行加权基因共表达网络分析(Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)。结果表明,共构建了20个基因共表达模块,从中筛选出6个与甘薯盐胁迫相关的特异性基因共表达模块。其中,Green模块和Red模块与盐胁迫48 h正相关,Black模块和Yellow模块与盐胁迫12 h正相关;Midnightblue模块和Magenta模块与盐胁迫48 h负相关。选取4个与盐胁迫正相关的特异性模块进行深入分析,GO功能富集分析结果表明,4个与盐胁迫正相关的特异性模块主要显著富集到跨膜运输、水杨酸刺激的细胞反应、非生物刺激的反应及高渗响应等多个耐盐相关条目。分别计算模块内基因的模块关系值,发现bHLH115(Basic helix-loop-helix 115)、HAK5(High affinity K+transporter 5)、NAGS2(N-acetyl-L-glutamate synthase 2)、DUF699(GNAT acetyltransferase)、TLP5(Tubby like protein 5)等是模块的核心基因,功能预测发现这些基因可能在逆境胁迫响应中发挥重要作用。通过构建核心基因的互作网络,发现FAR1(Far-red-impaired response 1)、NAC[NAM(no apical meristem),ATAF1(Arabidopsis transcription activation factor 1),ATAF2,CUC2(cup-shaped cotyledon 2)]基因家族NAC2、HsfB2a(Heat shock transcription factor B2a)等基因与核心基因互作关系较强,为进一步研究甘薯耐盐的分子机制提供了新思路。