IncRNA在畜禽遗传育种中的研究进展及应用展望

长链非编码RNA(IncRNA)是一类转录本长度超过200 nt的RNA分子,它们不编码蛋白,而是以RNA的形式在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多种层面上调控基因的表达.对lncRNA在畜禽遗传育种中的研究进展进行了综述,并对IncRNA在畜禽育种中的应用进行了展望.     

长链非编码RNA及其在斑马鱼中的研究进展

随着测序技术的不断发展和完善,在人类和其他模式生物中,发现了一类具有重要调控功能的RNA,即长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)。长链非编码RNA是一类在生物体内大量存在且无编码功能的RNA,主要参与基础转录、特异基因的转录调控、转录后调控、翻译调控和表观遗传学调控等。本文中综述了长链非编码RNA及其在水生动物斑马鱼中的研究进展,可为水产养殖动物的遗传育种和健康养殖提供参考。     

植物长链非编码 RNA 的研究进展

长链非编码 RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是一类长度大于200个核苷酸的非编码RNA,种类很多,能够在表观遗传水平、转录水平和转录后水平调控基因表达,广泛参与生物的生长发育、抗逆、生理和病理过程。相比动物和人类,lncRNA 在植物中的研究相对较少,为深入了解植物长链非编码RNA 的作用机制和拓宽应用范围提供理论依据,对 lncRNA 的研究方法、转录表达与调控方式及其在植物生殖发育和胁迫应答方面的作用进行了综述。     

长片段非编码RNA及其功能研究进展

随着大规模基因组测序的完成,大量的非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）被发现。这些ncRNA能够通过多种遗传机制参与基因表达调控,其中Longnon-coding RNA（lncRNA）是一类转录本长度超过200nt的RNA分子。研究表明,lncRNA参与了基因组印记,剂量补偿效应,表观遗传等多种重要的调控过程。就近年来lncRNA的功能方面研究进展进行综述。     

长链非编码RNA在动物和植物中的最新研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类转录本长度大于200nt、不编码或很少编码蛋白质的RNA。lncRNA能在转录、转录后、表观遗传等多个水平调控基因表达,广泛参与基因组印迹、染色体重塑、转录激活、转录干扰、细胞周期等多种生命过程的调控,影响着各种生物学过程,是当前分子生物学和遗传学研究的热点。本文围绕近几年国内外关于lncRNA的最新研究成果,就其在动物和植物中参与的生物学过程进行了比较,对其分子机制、功能、研究策略及目前研究中面临的问题等作一综述,为进一步在动植物领域研究lncRNA的功能和分子机制提供依据和参考。     

长链非编码RNA在家畜方面的研究进展

长链非编码RNA（Longnon-codingRNAS,lncRNAs）是一组长度大于200个核苷酸、缺少特异完整的开放阅读框、无蛋白质编码功能的RNA。lncRNA种类繁多,数量庞大,占哺乳动物基因组转录物的绝大部分。相对于研究较多的非编码小RNA,lncRNA的功能目前尚不完全清楚。但越来越多的研究发现,lncRNA在多个水平调控基因的表达,在胚胎发育、物种进化、细胞分化和某些疾病如神经退行性疾病的发生过程中起着重要作用。本文在简要介绍lncRNA基本概念的基础上,结合当前在家畜方面研究成果,就lncRNA在转录水平、转录后水平和表观遗传水平调控基因表达的机制做一综述。     

植物中长链非编码RNA研究进展综述

长链非编码RNA(long non-coding RNA,简称lncRNA),通常定义为长度超过200 nt的非编码RNA,是几乎不具有编码能力或具有弱编码能力的RNA转录本.早期的研究质疑lncRNA的重要性,因为与mRNA相比,lncRNA具有低表达和低序列保守性的特点,认为它是RN A聚合酶Ⅱ转录的副产物,故将其存在归因于转录噪声.近年来,随着对非编码RNA的深入研究,lncRNA独特的生物学特性和功能被陆续鉴定,多数研究学者认为lncRNA是一种在生物体中普遍存在且参与基因调控的重要组分.本文主要对植物中发现的lncRNA的种类、发挥功能的分子机制、参与的生物学过程及研究策略等进行综述,为在植物领域进一步研究lncRNA提供依据和参考.     

长链非编码 RNA 在园艺植物中的研究进展

长链非编码 RNA（Long non-coding RNA,lncRNA）是广泛存在于植物基因组中的一种 RNA,其在植物多种调控过程中起着至关重要的作用。lncRNA 是指核苷酸长度大于 200 nt 且不具备或几乎不具备蛋白编码能力的 RNA,植物 lncRNA 大多由 RNA 聚合酶Ⅱ转录而来,主要由基因结构变异、基因复制、染色体重组或转座子插入等方式产生。植物 lncRNA 种类繁多,根据其产生的相对位置及作用形式可以分为不同种类。lncRNA的结构与 mRNA 相似,具有帽子和 poly（A）结构及可折叠性,但其转录本比 mRNA 长,转录丰度低,表达特异性极高,且保守性低。园艺植物 lncRNA 的作用机制复杂,可以在转录前后、翻译前后以及表观遗传等方面发挥作用,主要通过顺反式调控邻近基因转录、作为 miRNA 前体或内源性靶标模拟物、与转录因子相互作用、调整 mRNA 可变剪接、调整蛋白重定位及参与染色质重塑等方式发挥作用。园艺植物与人类生活密切相关,园艺植物的研究是农业发展的重要组成部分。随着测序技术的不断发展,植物 lncRNA 的研究也从拟南芥等模式植物拓展到园艺植物,不同种类及数量的 lncRNA 在园艺植物中被鉴定,并被发现参与种子萌发、生殖生长等生长发育过程,以及病虫害等生物胁迫和高温、冷害、干旱、盐分等非生物胁迫的响应等多种调控作用。本文综述了近年来 lncRNA 在园艺植物中的研究进展,概述了园艺植物 lncRNA 的产生、特点、分类、作用机制以及目前园艺植物中所鉴定到的 lncRNA 及其主要生物学功能,并对未来园艺植物 lncRNA 的研究方向提出展望,以期对园艺植物中 lncRNA 的深入研究提供参考及基础。     

LncRNA:参与植物多种生物进程的调节剂

曾被认为是“暗物质”和“转录噪声”的非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)目前已经成为表观遗传学领域的研究热点。NcRNA包含小RNA(small RNA)和非编码长RNA(long non-coding RNA,lncRNA),通常不具有蛋白质编码能力，但有特定的功能性。其中lncRNA是一类保守性差的转录本，长度大于200 bp,可通过介导遗传信息的传递和表达参与植物生长发育和应激反应过程。本文系统介绍了lncRNA的定义、分类、来源；概述了其调控机制，如可作为信号分子、诱饵、支架、向导、参与mRNA的可变剪切等；总结了目前植物lncRNA研究领域的相关数据库，数据库中不仅包含大量已被鉴定的lncRNA信息，还可预测lncRNA是否具有编码肽段的潜能，以及lncRNA与多种大分子之间是否有相互作用；综述了lncRNA在植物花期调控、生长发育、非生物胁迫中的作用；探讨了lncRNA为何不遵循经典进化模式，以及其与物种生物学差异、新物种的生成、生物体复杂程度之间的关系。综合分析可知，lncRNA无普遍功能，且不独立发挥作用，需结合具体案例分析，研究较为繁琐，且其分类仍...     

基于转录组测序的半滑舌鳎长链非编码RNA的初步鉴定与分析

以抗病家系与易感家系半滑舌鳎为材料,进行哈维弧菌感染实验,并对易感家系感染前(CsSU)、易感家系感染后(CsSC)、抗病家系感染前(CsRU)、抗病家系感染后(CsRC)4组进行转录组测序,根据RNA-seq数据挖掘半滑舌鳎长链非编码RNA信息;通过生物信息学分析,筛选出与抗哈维弧菌病相关的差异长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。结果显示,共识别出4 584个lncRNA座位,包含5 714个转录本;其基本特征与编码基因的比较分析,lncRNA的GC含量低于编码基因,单外显子基因数多于编码基因,转录本的平均长度长于编码基因,基因表达量低于编码基因。对4组样品进行两两比较(CsRU vs CsSU、CsRC vs CsSC、CsRC vs CsRU、CsSC vs CsSU)分别筛选出818、813、261、140个差异表达lncRNA,其中CsRU与CsSU之间、CsRC与CsSC之间lncRNA数目差异最多,通过聚类分析确定了各实验组的表达模式之间的联系,CsRU与CsSU之间的表达模式最为相近。通过共表达分析,预测出lncRNA和274个编码基因可能存在14 539种相互关系,并进行了功能注释,进而筛选出7个关键lncRNA。qRT-PCR结果显示,差异表达lncRNAs的表达模式和转录组数据得到的基本一致。研究结果为揭示lncRNA在半滑舌鳎抗哈维弧菌免疫调控反应中的作用提供重要的参考数据。     

水稻lncRNA SVR及邻近SAUR基因在种子低温萌发中的表达

目的 长链非编码RNA(Long non-coding RNA，lncRNA)长度大于200 nt，一般不具有编码蛋白质功能。探究低温下lncRNA对邻近SAUR基因表达的影响，以期为研究水稻种子低温萌发的能力提供理论依据。方法 lncRNA SVR由华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心前期研究筛选，可以响应低温胁迫，通过生物信息学方法分析lncRNA SVR的二级结构并寻找lncRNA SVR内部的冷胁迫基序，通过qRT-PCR分析lncRNA SVR和SAUR基因的表达特性。结果 lncRNA SVR序列中存在高度相似的冷胁迫响应基序，且在茎环连接处。表达特性分析表明，在种子萌发过程中低温胁迫会持续降低lncRNA SVR的表达，邻近的多个SAUR基因在低温胁迫下的表达量明显高于在常温下的表达量，表明lncRNA SVR的邻近SAUR基因一定程度上能够和lncRNA SVR一样响应低温胁迫。表达相关性分析表明，在低温萌发中lncRNA SVR与这些SAUR基因的表达均呈负相关关系，lncRNA SVR与OsSAUR55的表达呈显著负相关关系。进一步分析种子低温萌发中SAUR基因在lncRNA SVR敲除系中的表达情况，结果表明，在敲除系中，lncRNA SVR的下降幅度低于其在野生型中的下降幅度，OsSAUR41、OsSAUR53、OsSAUR54、OsSAUR55表达量的上升幅度均显著低于其在野生型中的上升幅度。结论 lncRNA SVR可能负调控OsSAUR55的表达，进而响应低温胁迫。     

苏尼特羊不同生长时期肌肉组织lncRNA的差异表达分析

为鉴定和分析苏尼特羊肌肉不同发育时期lncRNA的差异表达,利用RNA-seq技术对120d苏尼特羊胎儿和5月龄羔羊肌肉组织进行了lncRNA比较分析,筛选出差异表达的lncRNA及其靶基因,并对预测的mRNA进行了GO和KEGG分析,同时对随机筛选的差异表达lncRNA进行qRT-PCR验证。结果显示,120d和5月龄羔羊肌肉之间差异表达的lncRNA数共为626个,共靶向1 273个mRNA编码基因。GO和KEGG分析表明,这些差异基因主要涉及代谢过程的调控,生物合成,基因表达,蛋白结合以及mTOR信号通路、FoxO信号通路、胰岛素信号、肌动蛋白细胞骨架的调节、Wnt信号通路和间隙连接等信号通路。qRT-PCR验证证明,随机选取的8个lncRNA在肌肉组织中的表达量与RNA-seq结果一致。综上,本研究利用RNA-Seq技术分析了苏尼特羊120d胎儿和5月龄羔羊的差异表达lncRNA及其靶基因,发现其参与了不同生长时期苏尼特羊的肌肉发育和生长过程,为从lncRNA的角度更好地理解苏尼特羊肌肉生长发育的遗传调控机制提供了理论基础,也为绵羊分子辅助育种提供参考。     

F17大肠杆菌在湖羊羔羊个体脾脏中LncRNA表达谱变化

【目的】通过筛选对大肠杆菌（E.coli）F17菌毛非腹泻型与腹泻型的绵羊脾脏中差异表达的lncRNA,来探究lncRNA对绵羊抗腹泻的作用。【方法】本研究通过对湖羊羔羊口服E.coli F17菌株获得非腹泻和腹泻型个体,利用羔羊肠道细菌计数、病理组织切片验证攻毒成功性;构建非腹泻组和腹泻组羔羊脾脏的cDNA文库,使用Illumina HiSeq 2500平台进行配对测序;通过Gene Ontology（GO）和KEGG Pathway富集分析对差异表达转录本功能描述和细胞通路分析,利用FPKM法估计lncRNA和mRNA转录物的表达水平,并用高通量测序技术RNA-seq筛选出非腹泻和腹泻个体脾脏中的差异表达lncRNA;然后利用荧光定量PCR技术检测了非腹泻组和腹泻组羔羊脾脏组织中DE lncRNA和DE mRNA的表达水平,来验证筛选的DE lncRNA在非腹泻组过程中发挥作用。【结果】羔羊口服E.coli F17菌株后,出现非腹泻和腹泻两种表型,腹泻组羔羊肠道中的细菌数量显著高于非腹泻组（P<0.05）,同时腹泻组羔羊空肠黏膜组织出现不同程度的损伤,色泽暗沉,小肠绒毛部分脱落。笔者利用RNA-seq在非腹泻和腹泻羔羊脾脏中筛选出34个差异表达的（DE）lncRNA,703个的DE mRNA,随机选择一共12个DE lncRNA和DE mRNA,用q-PCR验证它们在非腹泻型和腹泻型羔羊体内的相对表达水平,发现与RNA-seq结果一致。通过Gene Ontology（GO）和KEGG Pathway富集分析,将DE lncRNA与GO 数据库进行比对的结果表明一共有34条lncRNA被注释和分类到302个功能亚类中,绵羊蛋白质结合（GO：0005515）,细胞核（GO：0005634）,poly（A）RNA结合（GO：0044822）,细胞质（GO：0005737）,组织重塑（GO：0048771）,内肽酶活性的调节（GO：0052548））,6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-双磷酸酶复合物（GO：0043540）,磷脂酰肌醇磷酸化（GO：0046854）,果糖-2,6-二磷酸2-磷酸酶活性（GO：0004331）,钙依赖性磷脂酶C活性（GO：0050429）等10 个功能亚类的lncRNA较多,而其余的功能亚类的lncRNA分布较少。将DE lncRNA与KEGG 通路数据库进行比对的结果表明,一共有34条lncRNA被注释和归类到149个KEGG 通路中,绵羊甲状腺激素信号通路（路径：ko04919）,Spliceosome（路径：ko03040）,白细胞跨内皮迁移（路径：ko04670）,神经营养因子信号通路（路径：ko04722）,溶酶体（路径：ko04142）,MAPK信号通路 - 途径（路径： ko04011）,鞘脂信号通路（路径：ko04071）,吞噬体（路径：ko04145）,氧化磷酸化（路径：ko00190）等9 个KEGG 通路的lncRNA较多,而其余的KEGG 通路的lncRNA分布较少。 通过lncRNA-mRNA相互作用网络分析,发现6个共表达基因：MYO1G、TIMM29、CARM1、ADGRB1、SEPT4、DESI2。【结论】探究了对于腹泻产生非腹泻和腹泻型羔羊脾脏中lncRNA的表达谱,发现了非腹泻和腹泻羔羊脾脏中差异表达的lncRNA,有助于找出羔羊如何抵抗腹泻的发生机制,为羔羊抵抗腹泻提供科学的依据。     

毛竹Ph-TElncRNA1的鉴定及对靶基因的调控

【目的】旨在探究毛竹Phyllostachys edulis Ph-TElncRNA1及靶基因的表达模式,初步分析lncRNA的功能。【方法】基于高温、低温、紫外、高盐胁迫处理毛竹实生苗全转录组测序数据,筛选在胁迫下差异表达的lncRNA。通过CNCI、Pfam、CPC2、PLEK等4个软件对lncRNA的编码特性进行分析,用LncRNATar软件鉴定lncRNA的靶基因,通过实时荧光定量PCR分析lncRNA和靶基因在紫外胁迫下和叶片着色过程中的表达模式。【结果】筛选到1个在紫外胁迫下差异表达的lncRNA,此lncRNA来源于LARD转座子序列(large retrotransposons derivatives),命名为PhTElncRNA1 (Phyllostachys edulis transposable element derived lncRNA1)。Ph-TElncRNA1是一个典型的非编码RNA,全长为342 bp,其中,185个碱基来源于外显子,157个碱基来源于内含子。Ph-TElncRNA1的靶基因为psbA,编码photosystemⅡprotein D1。...     

猪长链非编码RNA lnc-000649在PRRSV感染增殖中的作用

长链非编码RNA(lncRNA)在免疫及病毒与宿主互作中发挥重要作用.本研究在猪PAM细胞中发现一种新的猪长链非编码RNA tnc-000649,其全序列长1 483 bp.利用荧光定量PCR技术检测了猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)感染前后PAM细胞中lnc-000649的表达水平,发现其在PRRSV感染后表达显...     

用高通量测序技术研究松辽黑猪与长白猪背最长肌 mRNA和lncRNA的差异表达

【背景】肌肉生长和脂肪沉积是猪生产中非常重要的经济性状,同时也是复杂的数量性状,受到众多因素的影响。长白猪原产于丹麦, 是目前世界上使用最为广泛的瘦肉型猪种之一, 具有生长速度快, 瘦肉率高等特点,但肉质欠佳。松辽黑猪是以民猪、长白猪和杜洛克猪为素材经过三元杂交育成的黑色母系地方培育品种,具有繁殖率高、肉质优良、适应性强、耐粗饲等特性。二者在肉质方面存在较大差异。【目的】采用高通量测序技术对松辽黑猪和长白猪的背最长肌转录组进行分析,筛选影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）,为猪肉品质研究提供新的参考信息。【方法】采集6头松辽黑猪和6头长白猪的背最长肌作为样本,提取其RNA,将每个品种内的个体取等量RNA混池,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对混池后的样本RNA进行测序,然后对所获得的Reads进行比对、注释和差异表达等分析,筛选出差异表达mRNA和lncRNA并进行相关生物学功能富集分析。而后在筛选出的差异表达mRNA和lncRNA中各挑选10个基因,包括5个上调基因和5个下调基因,采用荧光定量PCR（Real-time PCR, RT-PCR）方法鉴定所选mRNA和lncRNA的表达水平,并验证测序结果的可靠性。【结果】将得到的原始数据进行质量控制后,每个样本分别得到103 M和150 M reads,其中98%以上reads质量较高,满足进行下一步分析的要求。将reads比对到参考基因组上,共得到26 774个转录本,其中包括8 428个新的转录本。采用edgeR软件包进行差异表达分析,参考标准是错误发现率（false discovery rate, FDR）小于0.05和差异倍数大于2（fold change, FC）。在2个猪种中共得到4 239个显著差异表达的mRNA,其中在松辽黑猪肌肉中2 023个上调,2 216个下调。其中HLCS、BTD、DGKα、LPIN1、FGF1、FGF10、FGFR1和ZNF7等基因参与脂类代谢和肌肉发育相关的调控。差异表达的mRNA的生物学功能富集分析发现,其主要富集在细胞发育、生物代谢调控、肌肉发育、脂类代谢等相关的信号通路和生物代谢途径上。同时,在2个猪种中还检测到的178个差异表达显著的lncRNAs,其中在松辽黑猪肌肉组织中有84个上调,94个下调。联合差异表达lncRNAs的靶基因预测和差异表达基因结果分析,显示有4个差异表达的lncRNA与差异表达mRNA存在潜在的调控关系,分别是TCONS-00041713、TCONS-00041712、ENSSSCT00000034982、ENSSSCT00000034269。同时10个差异表达mRNA和10个差异表达lncRNA的RT-PCR结果显示：其表达水平在两组中同样差异显著,且与转录组测序中表达的趋势相似,表明高通量测序结果具有可靠性。 【结论】 获得了影响猪肌肉生长、肉质和脂肪沉积的关键mRNA和lncRNA,同时发现了几对差异表达lncRNA和mRNA之间可能存在着潜在的调控关系。这些潜在调控关系的发现,可能对于研究调控肌肉组织代谢活动的分子机制的具有一定意义,并为其提供新的参考信息。     

捻转血矛线虫伊维菌素耐药相关长链非编码RNA及其调控功能分析

为探究捻转血矛线虫伊维菌素耐药分子标记和关键调控元件,通过高质量的长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)表达谱对捻转血矛线虫敏感与耐药虫株lncRNA的顺式调控(Cis-regulation, cis)和竞争性内源RNA(Competing endogenous RNA,ceRNA)调控进行分析,筛选影响虫体伊维菌素耐药机制的微小调控分子。本研究利用RNA-seq技术对捻转血矛线虫伊维菌素敏感虫株和耐药虫株进行测序,根据生物学软件预测结果,筛选出位于蛋白编码基因上下游10 kb以内的lncRNA作为顺式调控作用的元件。对差异lncRNA进行GO和KEGG富集分析,并将显著差异的lncRNA和miRNA通过Target finder和Cytoscape v3.7.1软件建立lncRNA-miRNA调控网络和可视化分析。根据miRNA调控元件对lncRNA-circRNA-miRNA-mRNA调控网络进行连通性分析,结合耐药相关信号通路的富集结果构建lncRNA-miRNA-mRNA可视化网络,同时对随机选取的10个差异lncRNA进行qRT-PCR验证。...