一个简单的技巧可以提高植物遗传学研究的准确性

　　

研究人员发表了一个简单的技巧，提高了帮助我们理解外部变量(如温度)如何影响植物基因活动的技术的准确性。

北卡罗来纳州立大学分子和结构生物化学副教授Colleen Doherty说：“这里确实有两个贡献，首先，我们提高了植物研究界许多人不熟悉的问题的可见度，并强调了解决方案。其次，我们已经证明，解决这个问题可以使我们对植物基因活动的理解发生重大变化。”

争论的焦点是一种被称为RNA-seq分析的技术，这种技术被用来测量基因活性的变化——也就是说，当基因活跃地转录以产生蛋白质时。

“我们使用RNA-seq分析来评估植物对各种刺激或环境变化的反应，”Doherty说。“它被广泛使用，因为它是一种相对简单和廉价的监测植物反应的方法。”

例如，研究人员可以使用RNA-seq分析来查看当植物经历干旱条件时哪些基因被激活，然后为开发抗旱的新植物品种提供信息。

但与RNA-seq分析相关的一个特殊挑战是Doherty和她的合作者偶然遇到的。

Doherty说:“我们在一天的多个时间里监测植物对不同温度的反应，我们得到的结果大相径庭。”“我们最初认为我们可能做错了什么。但当我们开始研究它时，我们了解到动物和酵母已知会根据一天中的时间或氮剥夺等变量在转录方面发生全局变化。”

换句话说，研究人员希望看到特定的变量——比如温度升高，是如何影响特定基因的转录的。但是有一些变量——比如一天中的时间，可以增加或减少所有基因的转录。这可能会使研究人员无法就他们想要研究的具体变量得出结论。

Doherty说:“幸运的是，我们发现这个问题在研究非植物物种的研究人员中已经得到了充分的认可，他们已经开发出一种方法来解释它，称为spike-in。这些和类似的技术已经在植物科学的其他背景下使用，当使用旧的技术和技术时。但无论出于何种原因，当我们采用RNA-seq分析时，我们的领域并没有将spike-in插入纳入我们的方法中。”

spike-in利用了与植物基因组中任何东西都不同的外来RNA片段，这意味着外来RNA不会与植物自身产生的任何东西混淆。研究人员在实验开始时将外源RNA引入分析过程。由于转录的全局变化不会影响外源RNA，因此它可以作为一个固定的基准，使研究人员能够确定植物自身产生的RNA总体增加或减少的程度。

Doherty说:“当我们使用人工突变来解释转录的全球变化时，我们发现植物在一天中不同时间暴露于温度变化的差异实际上比我们预期的还要大。”

“spike-in为我们提供了更准确的信息，并更深入地了解了植物在夜间的行为——因为我们发现全球转录在夜间更高。在我们采用spike-in信号之前，我们错过了很多夜间发生的事情。”

Doherty说:“人工spike-in是一个巧妙的解决方案，我们植物研究界的许多人甚至不知道这个挑战的存在。”“我们乐观地认为，这项技术将提高在各种可能影响植物物种全局转录的条件下转录分析的准确性。反过来，这可能有助于我们的研究界对我们研究的物种获得新的见解。

“我们并没有开发这种解决方案——人工尖刺——但我们真的希望它能在植物科学中得到更广泛的应用。”