長鏈非編碼RNA（lncRNA）作為新興的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子,，已在擬南芥、水稻,、玉米等多種作物中被廣泛鑒定,，可通過順式或反式作用參與植物逆境響應(yīng)、有性生殖,、器官形成等多種生長發(fā)育活動(dòng),。分蘗是小麥生長發(fā)育的重要階段，也是產(chǎn)量形成的重要因素,，受到包括環(huán)境條件,、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平等的綜合調(diào)控,。前人研究發(fā)現(xiàn),，lncRNA-LRK Antisense Intergenic RNA可影響富亮氨酸重復(fù)受體激酶基因簇，從而影響水稻分蘗和產(chǎn)量(Wang et al. 2018),。該研究揭示了此前所忽視的長鏈非編碼RNA在分蘗和產(chǎn)量調(diào)控方面的重要作用,；但由于小麥中特異分蘗材料缺乏、基因組龐大復(fù)雜,，其分蘗調(diào)控lncRNA的發(fā)掘工作大受制約,、鮮見報(bào)道。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所利用前期創(chuàng)制的兩對分蘗近等基因系NIL7 (Wang et al.2019) 和NIL11為材料（圖1）,。NIL7為CN16和H461雜交的F5代選育而來,；NIL11為CM107和H461雜交的F4代選育而來,。55K SNP芯片表明，兩對近等基因系遺傳背景相似度均高達(dá)95%以上,，是理想的分蘗研究材料。實(shí)驗(yàn)中,，分別取其分蘗發(fā)生關(guān)鍵時(shí)期Z20,、Z21、Z22,、Z23的分蘗節(jié)部位提取總RNA進(jìn)行去核糖體鏈特異轉(zhuǎn)錄組測序（圖2）,，利用生物信息學(xué)手段對測序數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒定。 圖1: a. Tillering phenotypes of NIL7 at grain-filling stage (NIL7B, left; NIL7A, right). b. Tillering phenotypes of NIL11 at grain-filling stage (NIL11B, left; NIL11A, right)圖2: a. Sampling periods of NIL7A (From Z20 to Z23). b. Sampling periods of NIL7B (From Z20 toZ23). c. Sampling periods of NIL11A (From Z20 to Z23). d. Sampling periods ofNIL11B (From Z20 to Z23)經(jīng)生物信息學(xué)鑒定,，最終獲得了5399個(gè)lncRNA轉(zhuǎn)錄本,。5399個(gè)轉(zhuǎn)錄本在21條染色體上分布比較均勻（圖3），且大部分為基因間區(qū)lncRNA,，約53%的 lncRNA轉(zhuǎn)錄本長度小于1000bp,。通過差異分析，我們分別在NIL7和NIL11中鑒定出314個(gè)和217個(gè)顯著差異表達(dá)lncRNA（FDR<0.05,；log 2 |FC|>1）,。有74個(gè)lncRNA在兩對近等基因系多寡材料間共同差異表達(dá)，可能參與分蘗調(diào)控且不依賴特定遺傳背景,；其中25個(gè)lncRNA在兩個(gè)多分蘗材料中表達(dá)水平均顯著上調(diào),，49個(gè)lncRNA在兩個(gè)多分蘗材料中表達(dá)水平均顯著下調(diào)（圖4）。
圖3: Chromosomes distribution of 5399 identified lncRNA transcripts
圖4: Venn diagrams of common DE lncRNAs between NIL7 and NIL11. a. Common upregulated DE lncRNAs in both free-tillering wheat. b. Common downregulated DE lncRNAs in both free-tillering wheatGO注釋結(jié)果表明：74個(gè)共同差異表達(dá)lncRNA可能主要參與細(xì)胞過程,、代謝過程,；富集于催化和結(jié)合功能（圖5）。KEGG通路分析顯示：74個(gè)共同差異表達(dá)lncRNA的靶基因主要富集于光合作用相關(guān)通路,、次生代謝相關(guān)通路和植物激素相關(guān)通路,。靶基因詳細(xì)功能注釋最終幫助我們發(fā)現(xiàn)了27個(gè)最可能與分蘗相關(guān)的差異表達(dá)lncRNA，它們的靶基因主要富集于：苯丙酸合成,、磷脂酰肌醇信號(hào),、油菜素類固醇合成、玉米素合成,、類胡蘿卜素合成等10個(gè)主要通路,。此前，小麥分蘗相關(guān)lncRNA的鑒定工作未見報(bào)道,。因此,，我們希望這27個(gè)lncRNA的發(fā)現(xiàn)能為研究lncRNA調(diào)控小麥分蘗的分子機(jī)制提供方向，為在非編碼RNA層面調(diào)控小麥分蘗,、提高產(chǎn)量奠定前期基礎(chǔ),。
圖5: GO analysis of common DE lncRNAs (homologous to Arabidopsis)2020年6月1日Functional & Integrative Genomics雜志在線發(fā)表了這一研究結(jié)果（https:///10.1007/s10142-020-00742-z）,。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士生周婉琳和博士生石浩然為該論文的共同第一作者，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)魏育明教授和劉亞西教授為該論文的通訊作者,。該研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、四川省科技廳優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目的資助,。Wang Y, Luo XJ, Sun F, Hu J, Zha X, Su W, Yang J(2018) Overexpressing lncRNA LAIR increases grain yield and regulates neighbouring gene cluster expression in rice. Nat Commun 9:3516Wang ZQ, Shi HR, Yu SF, Zhou W, Li J, Liu S, Deng M,Ma J, Wei Y, Zheng Y, Liu Y (2019) Comprehensive transcriptomics, proteomics, and metabolomics analyses of the mechanisms regulating tiller production in low-tillering wheat. Theor Appl Genet 132(8):2181–2193Zhou, W., Shi, H., Wang, Z. et al. Identification of lncRNAs involved in wheat tillering development in two pairs of near-isogenic lines. Funct Integr Genomics (2020).
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