非編碼RNA包括lncRNA、miRNA和circRNA等，它們在植物基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中起著重要的作用。然而目前鮮有對(duì)其在水生開花植物表型適應(yīng)性進(jìn)化中的作用的研究。蓮（Nelumbo nucifera）在對(duì)不同緯度地區(qū)環(huán)境的適應(yīng)性進(jìn)化過程中產(chǎn)生兩種表型差異的生態(tài)型：地下莖膨大越冬并具有明顯年生長(zhǎng)發(fā)育周期的溫帶蓮，地下莖呈鞭狀不膨大且全年無明顯停頓生長(zhǎng)的熱帶蓮。武漢植物園陳進(jìn)明研究團(tuán)隊(duì)與武漢園林科學(xué)研究院合作，以蓮兩生態(tài)型的地下莖為研究對(duì)象，利用全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)解析非編碼RNA在蓮地下莖表型分化的基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的作用，對(duì)物種適應(yīng)性進(jìn)化及生態(tài)型間差異表型形成的分子機(jī)制研究提供重要參考。 

　　該研究通過對(duì)5個(gè)不同國(guó)家地區(qū)野生蓮生長(zhǎng)發(fā)育后期地下莖的全轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建mRNA、lncRNA、miRNA和circRNA的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)mRNA和lncRNA具有明顯的生態(tài)型表達(dá)分化，miRNA和circRNA具有地區(qū)特異性表達(dá)模式。研究分別鑒定出具有溫帶蓮特異性和熱帶蓮特異性表達(dá)模式的四種不同類型RNA的集合，并基于非編碼RNA和mRNA的靶標(biāo)關(guān)系構(gòu)建蓮內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步的GO和KEGG功能富集分析顯示這些靶基因主要參與糖類代謝和植物激素信號(hào)傳導(dǎo)通路。結(jié)合已發(fā)表的兩生態(tài)型蓮的基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)非編碼RNA靶標(biāo)基因在蓮生態(tài)表型分化過程中不易于受到正選擇或表現(xiàn)出差異表達(dá)。利用前期已完成的相同組織樣本的甲基化測(cè)序數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)溫帶蓮基因組中非編碼RNA區(qū)域的甲基化水平普遍高于熱帶蓮，并且lncRNA中的差異甲基化對(duì)其表達(dá)模式具有調(diào)控作用。 

　　相關(guān)研究成果以“Expression rewiring and methylation of non-coding RNAs involved in rhizome phenotypic variations of lotus ecotypes”為題發(fā)表在國(guó)際生物信息學(xué)期刊Computational and Structural Biotechnology Journal上。中國(guó)科學(xué)院武漢植物園水生植物生物地理課題組助理研究員張?jiān)胶屠顣?huì)博士為共同第一作者，武漢植物園陳進(jìn)明研究員和石濤副研究員為共同通訊作者。相關(guān)研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB31000000）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（3217024, 31570220, 31870208）、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目（2019335）、湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2019CFB275）等項(xiàng)目的支持。 

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圖 蓮兩生態(tài)型適應(yīng)性分化的非編碼RNA分析流程