利用全基因组计算机模拟方法鉴定小麦中可能在胁迫适应中发挥作用的小型叶绿体开放阅读框（ORFs）

《Genetic Resources and Crop Evolution》：Genome-wide in-silico identification of putative small chloroplast open reading frames (ORFs) in wheat with potential roles in stress adaptation

本研究利用多步骤计算机模拟框架，从小麦叶绿体基因组（GenBank: AB042240.3）中发现4个未注释sORFs，功能注释显示其参与金属解毒、ATP合成、核苷酸回收及循环电子传递等胁迫响应关键途径，比较基因组学证实进化保守性，RNA-seq表达分析验证了胁迫特异性转录活性，为精准生物技术和增强小麦气候适应性提供新靶点。

　　

摘要

识别像Triticum aestivum这样的主要作物中隐藏的编码潜力对于提高其抗逆性至关重要。在这项研究中，我们应用了一个多步骤的计算机模拟框架，发现了小麦叶绿体基因组（GenBank: AB042240.3）中四个先前未被注释的小开放阅读框（sORFs）。通过FGENESH进行基因预测，随后进行RNA模拟、物理化学分析以及使用PSIPRED、I-TASSER和ProSA-web进行结构-功能建模，发现这些sORFs编码的肽具有独特且稳定的构象，但与已知蛋白质没有显著相似性。功能注释表明这些肽可能参与金属解毒、ATP合成、核苷酸回收和循环电子传输等过程——这些都是非生物胁迫耐受的关键途径。比较基因组学研究显示这些基因在禾本科植物中具有进化保守性，而基于重复实验的RNA-Seq表达分析及统计验证进一步证实了这些基因在胁迫条件下的特异性转录活性。本研究通过发现新的应激响应性sORFs，扩展了小麦质体的功能谱系，为精准生物技术提供了有前景的分子靶点，并为增强小麦在气候变化下的抗逆性带来了新的机会。

图形摘要

识别像Triticum aestivum这样的主要作物中隐藏的编码潜力对于提高其抗逆性至关重要。在这项研究中，我们应用了一个多步骤的计算机模拟框架，发现了小麦叶绿体基因组（GenBank: AB042240.3）中四个先前未被注释的小开放阅读框（sORFs）。通过FGENESH进行基因预测，随后进行RNA模拟、物理化学分析以及使用PSIPRED、I-TASSER和ProSA-web进行结构-功能建模，发现这些sORFs编码的肽具有独特且稳定的构象，但与已知蛋白质没有显著相似性。功能注释表明这些肽可能参与金属解毒、ATP合成、核苷酸回收和循环电子传输等过程——这些都是非生物胁迫耐受的关键途径。比较基因组学研究显示这些基因在禾本科植物中具有进化保守性，而基于重复实验的RNA-Seq表达分析及统计验证进一步证实了这些基因在胁迫条件下的特异性转录活性。本研究通过发现新的应激响应性sORFs，扩展了小麦质体的功能谱系，为精准生物技术提供了有前景的分子靶点，并为增强小麦在气候变化下的抗逆性带来了新的机会。

图形摘要