新聞科研進展
非編碼RNA包括lncRNA、miRNA和circRNA等，它們在植物基因表達調控網絡中起著重要的作用。然而目前鮮有對其在水生開花植物表型適應性進化中的作用的研究。蓮（Nelumbo nucifera）在對不同緯度地區環境的適應性進化過程中產生兩種表型差異的生態型：地下莖膨大越冬并具有明顯年生長發育周期的溫帶蓮，地下莖呈鞭狀不膨大且全年無明顯停頓生長的熱帶蓮。武漢植物園陳進明研究團隊與武漢園林科學研究院合作，以蓮兩生態型的地下莖為研究對象，利用全轉錄組測序技術解析非編碼RNA在蓮地下莖表型分化的基因表達調控網絡中的作用，對物種適應性進化及生態型間差異表型形成的分子機制研究提供重要參考。
該研究通過對5個不同國家地區野生蓮生長發育后期地下莖的全轉錄組數據分析，構建mRNA、lncRNA、miRNA和circRNA的表達譜，發現mRNA和lncRNA具有明顯的生態型表達分化，miRNA和circRNA具有地區特異性表達模式。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的靶標關系構建蓮內源性競爭RNA調控網絡，進一步的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傳導通路。結合已發表的兩生態型蓮的基因組重測序數據，發現非編碼RNA靶標基因在蓮生態表型分化過程中不易于受到正選擇或表現出差異表達。利用前期已完成的相同組織樣本的甲基化測序數據，進一步分析發現溫帶蓮基因組中非編碼RNA區域的甲基化水平普遍高于熱帶蓮，并且lncRNA中的差異甲基化對其表達模式具有調控作用。
相關研究成果以“Expression rewiring and methylation of non-coding RNAs involved in rhizome phenotypic variations of lotus ecotypes”為題發表在國際生物信息學期刊Computational and Structural Biotechnology Journal上。中國科學院武漢植物園水生植物生物地理課題組助理研究員張越和李會博士為共同第一作者，武漢植物園陳進明研究員和石濤副研究員為共同通訊作者。相關研究得到中國科學院戰略性先導科技專項（XDB31000000）、國家自然科學基金項目（3217024, 31570220, 31870208）、中國科學院青年創新促進會項目（2019335）、湖北省自然科學基金項目（2019CFB275）等項目的支持。
圖 蓮兩生態型適應性分化的非編碼RNA分析流程