中国科学院植物所张梅团队揭示玉米花药发育全过程编码和非编码RNA转录本复杂性及调控机制

玉米是我国最重要的粮食作物之一，同时兼具能源和饲用价值。花药发育是一个高度动态的过程，该过程中许多基因表现出阶段特异性表达模式，对维持雄性育性具有重要作用。已有研究表明，来自同一基因的不同转录本可能在发育不同阶段发挥截然不同的作用。然而迄今为止，玉米花药发育全过程中转录本挖掘及其作用模式解析尚未有报道。

近日，中国科学院植物研究所张梅研究员团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“

Decoding the complexity of coding and non-coding RNAs across maize anther development at the isoform level

该研究利用玉米昌7-2自交系9个不同发育时期花药以及成熟花粉为材料，整合包括三代全长转录组Iso-seq、链特异性RNA-seq、核糖体图谱Ribo-seq、5'帽端CAGE-seq和多聚腺苷化位点PAS-seq等在内的高通量测序技术，系统鉴定和分析了玉米花药发育全过程的全长转录本。该研究共鉴定到超过15万个高质量的全长转录本，其中70%为新转录本，并发现550个新的蛋白编码基因，显著扩充了玉米基因功能信息库。同时，建立了新的策略来表征转录本的阶段动态变化，并基于该策略共鉴定到14,943个阶段差异变化区域(differentially variable regions，DVRs)。进一步分析发现许多来自同一基因位点的不同DVR，在不同发育阶段呈现偏好性表达，表明基因的不同转录本在不同发育阶段发挥作用。此外，该研究还鉴定到近8000条长lncRNA，利用三维互作组数据分析发现，位于基因间区的lncRNA可能通过远程互作来调控花药发育相关基因的表达，为lncRNA作为潜在调控因子调控花药发育提供了重要证据。

基于长读长测序技术的玉米花药转录组全景图谱

综上所述，该研究通过多组学技术分析了玉米花药发育全过程的转录本动态表达情况，揭示了lncRNA调控花药发育的可能机制，为进一步研究花药发育过程的分子调控机制及关键基因转录本功能解析提供了研究基础和重要支持。

作者简介

郑州大学闫歌博士为该论文第一作者。中国科学院植物研究所张梅研究员、工程师马旭旭和北京农学院刘函博士为通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金等项目资助。