陆地棉miR156基因家族生物信息学分析及靶基因预测.pdf
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1、第 9 卷 第 3 期2023 年 6 月生物化工Biological Chemical EngineeringVol.9 No.3Jun.2023文章编号:2096-0387(2023)03-04陆地棉 miR156 基因家族生物信息学分析及 靶基因预测王燕美1,2(1.深圳市光明区科技创新服务中心,广东深圳 518000;2.中国科学院深圳先进技术研究院,广东深圳 518000)摘 要:为探究 miR156 基因家族在陆地棉生长发育过程中的作用,本文通过 BLAST、WebLogo、RNA Folding Form 等生物信息学方法发现陆地棉 miR156 基因家族在染色体上成簇分布,前体
2、均可形成稳定的茎环结构,碱基序列保守性较高。通过psRNATarget 预测到大部分陆地棉 miR156 基因家族成员的靶基因为 SPL 转录因子。通过 Excel 对陆地棉 7 个组织的转录组数据进行分析,发现 miR156 基因家族成员存在组织特异性表达。本研究结果为探究陆地棉 miR156 基因家族成员在陆地棉生长发育过程的功能提供了基础。关键词:陆地棉;miR156;生物信息学中图分类号:Q811.4 文献标识码:ABioinformaticsAnalysisandTargetGenePredictionofmiR156GeneFamilyinUplandCottonWANG Yanm
3、ei1,2(1.Shenzhen Guangming District Science and Technology Innovation Service Center,Shenzhen 518000,China;2.Shenzhen Institute of Advanced Technology,Chinese Academy of Sciences,Shenzhen 518000,China)Abstract:In order to find the role of miR156 gene family in the growth and development of upland co
4、tton,bioinformatics methods such as BLAST,WebLogo and RNA Folding Form are used to find that that the miR156 gene family is distributed in clusters on chromosomes,and the precursors could form stable stem ring structure,and the base sequences are highly conserved.Most of the miR156 gene family membe
5、rs targets are SPL transcription factors by psRNATarget software.Transcriptome data of 7 tissues of upland cotton are analyzed by EXCEL,and tissue specific expression of miR156 gene family members is found.The results of this study provide a basis for studying the function of miR156 gene family memb
6、ers in the growth and development of upland cotton.Keywords:upland cotton;miR156;bioinformatics 近年来,对植物 miRNA 的功能研究发现,miRNA作为基因表达的负调控因子,在植物生长发育、信号转导等各方面都发挥着重要作用1。陆地棉因其产量高、适应性广而成为世界上最主要的棉花栽培种,目前针对陆地棉 miR156 基因家族尚未进行系统鉴定和分析。本研究对陆地棉 miR156 基因家族 17 个成员进行了染色体定位、前体序列二级结构预测、成熟序列保守性分析、靶基因预测及表达模式分析,为揭示 miR15
7、6 在陆地棉生长发育中的功能奠定基础。1 材料与方法1.1 材料在 Plant miRNA Encyclopedia 数据库中下载陆地棉(Gossypium hirsutum L.)miR156 家族成员的前体和成熟序列及陆地棉 7 个组织的转录组数据。1.2 方法用陆地棉 miR156(Gh-miR156)家族成员的前体 序列在 Phytozome(https:/phytozome-next.jgi.doe.gov/)中 BLAST陆地棉基因组序列进行染色体定位。用WebLogo 作者简介:王燕美(1991),女,福建漳州人,博士,工程师,研究方向为棉纤维发育相关 miRNAs 的鉴定及其功
8、能验证。第 3 期9王燕美:陆地棉miR156基因家族生物信息学分析及靶基因预测(http:/weblogo.berkeley.edu/)网站分析 Gh-miR156 成熟序列的保守情况。用 The UNAFold Web Server(http:/www.unafold.org/)网站中的RNA Folding Form在线分析Gh-miR156 家族成员前体序列的二级结构,参数选择为系统默认值。用 psRNATarget(http:/plantgrn.noble.org/psRNATarget/home)网站在线预测 Gh-miR156 家族成员的靶基因,默认系统参数值,设定罚分 1 及以
9、下的基因作为靶基因,罚分越低代表预测的靶基因可信度越高。用EXCEL 2010 软件将转录组中 Gh-miR156 家族成员的 RPM(Reads Per Million reads)值取对数后做图,筛选出显著性差异表达的 miRNA。2 结果与分析2.1 Gh-miR156 家族序列分析及染色体分布Gh-miR156 家族由 17 个基因组成,长度为 20 21 bp(见表 1)。成熟序列比对表明,17 个成员的序列一致性很高,仅在 5 端第 1 个、第 15 个和第 22个核苷酸处存在差异(见图 1)。染色体定位分析发现,Gh-miR156 家族成员集中分布在 A 亚组和 D 亚组的 4、
10、5、6、7、13 号这 5 条染色体上,其中 Gh-miR156a 和 Gh-miR156n,Gh-miR156f 和 Gh-miR156g,Gh-miR156h 和Gh-miR156i 分别在 A 亚组 7 号、D 亚组 13 号、A 亚组 13 号染色体上成簇存在(见表 1)。2.2 Gh-miR156 前体序列的二级结构预测Gh-miR156 家族 17 个成员的前体序列长度不完全一致,长度为 82 210 bp。二级结构预测结果表明,17 个 Gh-miR156 成员都能形成稳定的茎环结构,除 Gh-miR156p 成熟的 miRNA 序列位于均 3 端外,其他成员成熟的 miRNA
11、序列均位于 5 端。详见图 2。2.3 Gh-miR156 的靶基因预测靶基因预测发现,17 个 Gh-miR156 家族成员共有 107 个靶基因,主要为 SQUAMOSA 启动子结合蛋白样转录因子家族成员,即 SPL 转录因子,且均由一个以上的 Gh-miR156 家族成员靶向调控。说明Gh-miR156 家族调控靶基因 SPL 的作用网络是十分复杂的,暗示在陆地棉中 Gh-miR156 通过调控此类靶基因参与发育调控。2.4 Gh-miR156 的表达模式分析表 达 模 式 分 析 表 明,Gh-miR156 家 族 成 员在陆地棉 7 个组织中存在差异表达(见图 3)。表 1 陆地棉
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