lncRNA在农业领域的研究成果
miRNA的好Homie，非编码RNA界的NewStar --没想到在农业上大展身手啦
你没看错！不是标题党。说到miRNA的好Homie，非编码RNA界的NewStar，想必聪明博学的你就已经猜到了是lncRNA。今天大阅哥要给大家挖一挖lncRNA在农业上的研究进展。为了写这篇主题，大阅哥呕心沥血，翻看不少文献，就是为了给我们呈现另一个比较新颖的视野。
平常我们说到lncRNA,画风都是这样的。
说到农业呢，大概是这样的。
然而，已经有很多在农业领域的科研单位将研究的焦点放在了lncRNA上。举个例子，以lncRNA为关键词，查询生命科学领域的国家自然基金项目，前七条中居然有四条和农牧业相关。比例是不是出乎意料的高呢？
那么，就跟着大阅哥一起来看看最近lncRNA在农业领域的研究成果吧。
友情提示:文末有彩蛋：lncRNA相关的数据库的整理与介绍。
lncRNA在农业上研究的现状和困难点
相较于非编码界的”小大哥”——miRNA，lncRNA在农业上的研究相对来说较少。更多研究成果集中在模式动物上，包含lncRNA鉴定、注释、以及疾病相关的功能研究。在农牧业上，最早的关于牛lncRNA的研究也不过追溯到2012年，Huang等在405个基因间区位点上鉴定到449个与牛相关的lncRNA基因。而就植物方面呢，其lncRNA相关的研究则是更加的有限，尽管科研工作者们在水稻、拟南芥等模式物种中发现和鉴定了较多数量的lncRNA，也阐明lncRNA可能参与了植物成花、花粉发育、果实形成及环境胁迫响等代谢过程，但仍然有更多的lncRNA其功能机理还没有被研究透彻，与其相关功能需要进行挖掘。
lncRNA在医学领域的研究的基本策略一般分为3步：lncRNA筛选和鉴定——表达结果验证——生物学功能和作用机制研究。而在农业相关lncRNA的研究上，同样的研究思路却并不能那么顺利得到好的研究成果，主要存在的问题有：①成熟农业相关的lncRNA基因芯片缺乏，除拟南芥及人鼠以外还没有其他物种的商品化芯片；②农业相关的动植物基因组/蛋白质组数据库不完善；③农业植物或畜牧动物lncRNA相关数据库不完善；④适合植物lncRNA结构和功能预测的软件较少。
为解决以上问题，加快科研进展，将来在农业相关lncRNA的研究上应该关注以下几点：
·健全和完善植物基因组、畜牧动物lncRNA的数据库；
·对新一代转录组测序技术的进一步利用和推广；
·加强生物信息学理论和方法在动植物lncRNA的发现、表达和功能预测等运用；
·根据植物生长发育和细胞组成特点个性化设计lncRNA研究方法。
即使在农业动植物的lncRNA相关研究远不如人或小鼠那样便利和丰富，但还是有很多精彩的成果值得我们学习！
下面我們分享三個例子：家蚕、秦川牛和白菜（大阅哥疑似自带吃货属性）
一、家蚕产丝研究
【目的】家蚕的丝腺是合成、分泌丝蛋白的特殊器官，具有很强的丝蛋白合成能力，蚕丝是养蚕业的主要产物，具有很高的经济价值。此研究探索了家蚕丝腺中的lncRNA，解析其在丝腺发育过程中的调控机制，为家蚕丝腺的转基因改良、提升蚕丝质量和产量提供理论基础。
【方法】以不同龄的家蚕总RNA为研究对象，构建两个时期丝腺中RNA文库，通过转录组测序和lncRNA组测序，筛选在丝腺中特异表达的lncRNA，解析lncRNA对蚕丝蛋白合成的调控机理。
【思路及相应结果】
内容与图片源：（王立方，2015）
【结论】
通过全转录组测序、lncRNA测序和实时荧光定量的方法发现和鉴定了与家蚕产丝相关的lncRNA和其在不同产丝阶段的表达量变化，挑出了与家蚕产丝调控紧密相关的非编码RNA和lncRNA。例如位于P25基因下游互补链的lncR2034，与P25基因在后部丝腺呈相反的表达关系，表明lncR2034可能在5龄后部丝腺具有负向调控P25基因表达的作用（上图红括号标出）。
二、牛脂肪细胞分化
【目的】脂肪或肌肉组织中的脂肪和脂肪酸成分，对牛肉的外观、质地、风味、硬度和保质期等都有积极影响，是肉类营养价值的核心，阐明脂肪生成的调控机制对于提高肉品质具有重要意义。本研究为秦川牛优异肉质性状遗传机制、改善其生长速度，培育我国专门化的肉牛品种、提高畜牧业竞争力等方面奠定了基础。
【方法】研究中运用了RNA高通量测序技术、cDNA末端快速扩增、RNA荧光原位杂交、基因过表达、RNA干扰、双荧光素酶报告系统、基因定点突变等技术探索了一个lncRNA；ADNCR调控牛脂肪细胞分化的机制。
【思路及相应结果】
【结论】
①lncRNA高通量测序和lncRNA整体表达谱分析显示了在秦川牛的脂肪细胞分化过程中有2,882个相关的lncRNAs表达，通过对于此结果分析，鉴定了新的lncRNAs，其中包括与代谢过程密切相关的ADNCR，同时清晰地显示了基因在不同分化时期表达量的差异；
②差异表达分析和实时定光定量PCR(qRT-PCR)结果显示ADNCR在脂肪细胞分化前后下调程度最大，生物信息学预测和体外翻译试验均表明ADNCR符合长链非编码RNA的特征；
③ADNCR可能是潜在的ceRNA（内源性竞争RNA），通过与miR-204竞争结合SIRT1基因，提高表达量，抑制脂肪细胞分化；
④从5个本国品种的SIRT1基因中新鉴定到了5个SNPs位点；与南阳牛的生长性状关联分析表明，这5个SNPs与部分体尺性状显着相关；就基因分型方面，在秦川牛背最长肌、半腱肌和肝脏等组织中，AA基因分型会致使SIRT1基因的表达量减少。
参考文献：（李朋勋，2016）
【总结】
在本研究中，研究者运用多种分子基因技术，在牛脂肪细胞模型中实现了非编码RNA交互调控运用的分析与预测，落实ceRNA理论。同时对于牛的脂肪细胞分化进行了非常详尽的研究，上述研究结果只是一部分而已。这说明着农业上的研究可以深入地联合使用多种成熟的技术，从而得出高质量的研究成果。以上RNA测序，转录组测序，荧光定量分析，生物信息学分析预测，SNP检测都是阅微基因能够提供的业务。
三、白菜花粉受精
【目的】花粉形成和授粉受精是种子植物完成有性生殖及世代交替的重要环节，与生产上雄性不育系的利用、种子产量的高低与质量的优劣等息息相关。揭示其分子机理对于开展杂交育种、提高种子产量和质量等均具有重要意义。本例探讨lncRNA在调控花粉发育和授粉受精等生殖发育过程中起到的作用，目前还鲜有报道。
【思路及相应结果】
参考文献：（张芳，2015）
【结论】
①通过lncRNA测序，在上万条白菜中候选的lncRNA中挑出了1,300余条与花粉授粉相关的lncRNAs。分析结果显示一部分lncRNA在花蕾到授粉受精整个发育过程中持续表达，其余的部分为阶段、部位特异性表达。lncRNA在白菜不同发育阶段花蕾种的表达呈现出较明显的差异，在V级花蕾中特异表达的lncRNA均最多；
②授粉受精的过程中具有众多LncRNA的表达，与未授粉对照相比，在授粉后3h即花粉管在花柱道中生长时lncRNA的表达最多；由此可以为鉴定与授粉受精过程密切相关的lncRNA。
———我是彩蛋分割线———
【彩蛋时刻】LncRNA相关数据库的介绍
1.TAIR（专门的拟南芥数据库）
TAIR(TheArabidopsisInformationResource)是拟南芥基因专门的数据库，是对模式生物拟南芥进行各类生物学研究很重要的一个信息来源。TAIR中详细记录了拟南芥的基因组图谱、各种基因的序列、结构、表达模式、功能注释及详尽的各种代谢途径，同时还包括了拟南芥种子库。在最新版的TAIR数据库中记录了拟南芥478条lncRNA的信息，但数据库并没有对这些记录在案的lncRNA进行功能注释。
2.PLncDB（目前较为全面的植物lncRNA数据库）
PLncDB(Plantlongnon-codingRNAdatabase)是目前唯一公开发表的植物lncRNA专用数据库，也是目前较为全面的植物lncRNA查询数据库。该数据库收集了EST分析、RepTAS分析、芯片、RNA-seq分析及TAIR中发现的16,227个拟南芥lncRNA的信息，记载了植物在不同组织、发育阶段、突变体和应激处理条件下这些lncRNA的表达特性，这个数据库的特点为：(1)从很多植物资源中收集到大量基因组中lncRNA的信息 (2)植物lncRNA的在线浏览及搜索平台 (3)多种样品的转录组信息融合，包括了不同组织，突变，环境胁迫，发育阶段等 (4)一系列表观修饰和小RNA数据 (5)下载浏览免费。
3.lncRNAdb(lncRNAsDatabase)常用的多物种lncRNA数据库
lncRNAdb(lncRNAsDatabase)数据库是非常常用的“多功能数据库”，其中记载了lncRNA的序列及结构特征、进化保守性、表达、基因组序列、亚细胞定位、功能证据和文献链接等其他相关信息，就植物方面，包括了拟南芥、水稻、大豆、苜蓿、葡萄、西红柿和杨树共计16个物种lncRNA表达情况和可能的功能等相关信息。
4.GENCODE（人鼠lncRNA数据库）
此数据库主要是详细记载了人和鼠相关的lncRNA，包括其序列，结构，功能，表达，保守型等。
5.NONCODE，人类动植物的non-codeRNA数据库，整合其他数据库及注释。
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