中文名: 番茄果實(shí)成熟過(guò)程中環(huán)狀RNA及其靶標基因的識別
英文名: Identification of circular RNAs and their targets during tomato fruit ripening pathway in tomato
雜志：Postharvest Biology and Technology，2018，JCR園藝學(xué)1區
影響因子：3.24

研究目的
CircRNA-seq識別果實(shí)成熟過(guò)程中的circRNA，并對其基因調控網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行生物信息學(xué)分析
材料方法
供試番茄品種為‘Ailsa Craig’，以綠熟期和紅熟期的果實(shí)作為材料
測序方法及數據量
百邁客Illumina Hiseq 2000平臺，去核糖體去線(xiàn)性RNA后建庫測序，綠熟期數據量6Gb，紅熟期數據量9Gb。

研究結果
① 番茄果實(shí)成熟過(guò)程中circRNA的鑒定和特征分析
通過(guò)circRNA-Seq完成番茄綠熟期和紅熟期果實(shí)中circRNA的鑒定和基本特征分析。在兩個(gè)樣品中，共檢測到705個(gè)表達的circRNA，其中237個(gè)僅在綠熟期果實(shí)中表達，118個(gè)僅在紅熟期果實(shí)中表達。在705個(gè)circRNA中，有534（75.74%）、147（20.85%）和24（3.40%）個(gè)分別起源于外顯子、內含子和基因間隔區。此外，1號染色體產(chǎn)生的circRNA數目最多，其次是7號和11號染色體，并且產(chǎn)生的大部分circRNA的長(cháng)度小于2kb?？勺兗羟蟹治鲎R別到136個(gè)源于56個(gè)獨立的染色體位點(diǎn)的可變反向環(huán)化剪切事件，其中39個(gè)源于外顯子區域，16個(gè)源于基因間隔區，1個(gè)源于內含子區域。

圖1 circRNA基本特征分析

(A)：共表達和特異表達分析；(B)：來(lái)源分析；(C)：染色體分布分析；(D)：長(cháng)度分析；(E)：可變剪切分析。

② 差異表達circRNA注釋和功能富集
在705個(gè)檢測到的circRNA中，340個(gè)在綠熟期和紅熟期果實(shí)中差異表達，其中221個(gè)上調表達，119個(gè)下調表達。GO分析的結果表明，這些親本基因主要可以富集到3個(gè)主要的GO條目中，包括23個(gè)生物學(xué)過(guò)程，13個(gè)細胞組分，和12個(gè)分子功能。其中，和果實(shí)成熟相關(guān)的GO條目，包括細胞壁單元組織和生物合成（GO:0071554）、激酶活性（GO:0016301）、磷酸轉移酶活性（GO:0016773）以及信號轉導活性（GO:0004871）等均顯著(zhù)富集，表明這些circRNA可能參與番茄果實(shí)成熟的調控。

圖2 circRNAs表達分析和Gene Ontology（GO）功能注釋

（A）：circRNAs表達模式分析。紅色、藍色和黑色的點(diǎn)分別代表上調、下調和正常表達的circRNAs；
（B）：基于親本基因對circRNAs進(jìn)行Gene Ontology（GO）功能注釋。以biological process，molecular function和cellular component對GO terms進(jìn)行大類(lèi)劃分；
（C）：番茄果實(shí)成熟過(guò)程中circRNA顯著(zhù)富集的GO terms.

③circRNA作為miRNA海綿體調控基因轉錄
為了進(jìn)一步揭示circRNA在果實(shí)成熟中的作用，我們對circRNA靶向的miRNA以及miRNA的靶標mRNA進(jìn)行了預測。結果發(fā)現其中20個(gè)circRNA上含有7個(gè)miRNA結合位點(diǎn)，同時(shí)鑒定出94個(gè)miRNA的靶標mRNA。通過(guò)對鑒定到的94個(gè)靶標mRNA進(jìn)行GO富集和KEGG分析，總結出circRNA可能通過(guò)調節代謝過(guò)程、激素平衡以及光合相關(guān)的通路來(lái)調控番茄果實(shí)成熟。此外，circRNA還可能通過(guò)參與轉錄調控，主要是通過(guò)調節包括ERF、SBP、MYB等果實(shí)成熟相關(guān)的轉錄因子，來(lái)調節番茄果實(shí)的成熟。

圖3 差異表達circRNA通過(guò)miRNA調控mRNA的網(wǎng)絡(luò )預測

圓形、菱形和矩形分別代表circRNAs、miRNAs和mRNAs；紅色和綠色圓環(huán)分別代表上調和下調cicrRNA。

圖4 差異表達circRNAs調控果實(shí)成熟的可能機制

參考文獻

Yin J, Liu M, Ma D, et al. Identification of circular RNAs and their targets during tomato fruit ripening. Postharvest Biology and Technology, DOI: 10.1016/j.postharvbio.2018.10.013.( https://authors.elsevier.com/c/1V-~83IS6-Jtxh)

中文名：冷害刺激下番茄中circRNA的作用分析
英文名：Deciphering the roles of circRNAs on chilling injury in tomato
雜志：Biochemical and Biophysical Research Communications，2016
影響因子：2.371

研究背景

circRNA（環(huán)狀RNA）能夠調控miRNA功能和基因轉錄，近期通過(guò)高通量測序技術(shù)在動(dòng)植物當中發(fā)現了大量的circRNA。然而，番茄果實(shí)中的circRNA研究地還很少。番茄是一種常見(jiàn)的茄科蔬菜，對冷害特別敏感。為了深入理解circRNA在冷害刺激下的作用，這篇文章用高通量測序技術(shù)研究了番茄果實(shí)中的cricRNA。

實(shí)驗設計

實(shí)驗材料：綠熟期番茄果實(shí)分為兩個(gè)組：
對照組置于10℃冰箱72小時(shí)；
冷害組置于0℃冰箱72小時(shí)；
取中果皮組織液氮速凍，混樣，用于提取RNA；
共2個(gè)樣品，無(wú)生物學(xué)重復。
測序方法：去線(xiàn)性建庫，Illumina HiSeq 2500，PE125。數據量每個(gè)樣品約5G。

技術(shù)路線(xiàn)：

研究結果

一.番茄中circRNA的鑒定

1.circRNA數量統計

2.染色體來(lái)源分析發(fā)現，1號染色體產(chǎn)生的circRNA最多。

3.為進(jìn)一步了解番茄circRNA的功能，文章分析了circRNA靶向基因，共發(fā)現了862個(gè)靶向基因，并對這些基因進(jìn)行了GO分析。表明這些基因參與了多種生理過(guò)程，如氧化還原反應、細胞壁降解、脂質(zhì)過(guò)氧化反應、茉莉酸代謝和脫落酸代謝等。

二、circRNA作為miRNA的海綿調控miRNA功能

1、對circRNA的靶向miRNA分析，發(fā)現102個(gè)circRNA共能夠靶向24個(gè)miRNA。這些靶向的miRNA調控的基因參與了氧化還原反應、細胞壁降解、熱激蛋白等生理過(guò)程，說(shuō)明circRNA能夠作為miRNA的海綿調控miRNA功能。

部分miRNA列表

2、在854個(gè)circRNA中，有163個(gè)存在明顯表達差異。與對照組相比，冷害組中有138個(gè)上調的circRNA，25個(gè)下調的circRNA。

文章亮點(diǎn)

1.circRNA靶向基因分析表明circRNA可能通過(guò)調節靶向基因應對冷害刺激；
2.circRNA還可以作為miRNA的吸附海綿調控miRNA的功能；
3.文章還比較了冷害刺激下番茄果實(shí)circRNA的表達差異，有163個(gè)存在明顯表達差異，說(shuō)明番茄果實(shí)的circRNA受冷害脅迫調節；