开花期番茄circRNA的测序分析及功能分析

【背景】开花期作为植物生长发育过程中至关重要的时期之一,直接影响植物果实成熟和种子发育。circRNA是一类普遍存在于真核细胞的共价闭环RNA分子,在番茄的发育过程和应激反应中起重要调节作用。但目前番茄的circRNA研究主要集中在果实和叶片中,缺少对番茄花期circRNA较为系统的研究。【目的】鉴定和分析开花期番茄circRNA,对番茄中miRNA、circRNA的功能研究有重要意义,也为番茄生长、发育和胁迫响应机制研究奠定基础。【方法】选择开花期番茄植株的花、根、叶3个组织样品进行circRNA测序,每个样品3个重复,鉴定circRNA并对其基本特性进行分析;筛选组织特异性的circRNA检测成环能力,并对鉴定的circRNA宿主基因进行GO分析和KEGG分析,通过生物信息学方法预测分析circRNA的作用方式和作用位点,构建番茄响应生长发育的潜在circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络。【结果】利用高通量测序方法,共获得532个circRNA,其中83%为外显子类型,且circRNA在花期番茄各染色体中的分布不均匀,其中1号染色体产生的circRNA最多,5号染色体最少。对开花期番茄花、叶、根3个组织的circRNA差异表达分析表明,花与叶中差异表达的circRNA有79个、花与根中差异表达的circRNA 133个、叶与根中差异表达的circRNA 132个。其中花、叶、根3个组织中均有显著差异表达的circRNA 14个。从14个差异表达circRNA中随机选择8个circRNA进行成环能力检测,结果表明这8个circRNA均具有成环能力。GO分析和KEGG分析表明开花期番茄中的circRNA主要与核酸、蛋白及其他小分子物质结合以及各类生物大分子的合成和代谢相关。最后构建了14个circRNA、10个miRNA和136个mRNA组成的番茄circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络。【结论】开花期番茄circRNA具有明显的组织特异性,共鉴定到342个组织特异性的circRNA,其中均显著特异性表达的14个,成功鉴定成环8个,构建了开花期番茄特异性的circRNA-miRNA-mRNA互作调控网络,为后续开花期circRNA的研究奠定了基础。