《Scientific Reports》：Identification and characterization of tissue- and stress-specific circular RNAs (circRNAs) of tea to generate the largest tea circRNAs data repository
在植物基因组调控的复杂网络中，环状RNA（circular RNAs, circRNAs）作为一类新型非编码RNA，近年来逐渐成为研究热点。与线性RNA不同，环状RNA通过反向剪接形成共价闭合环状结构，具有更高的稳定性，可能通过充当miRNA海绵、调控基因表达等方式参与生命活动。尽管环状RNA在动物中的功能研究已取得进展，但植物环状RNA的研究仍处于起步阶段。茶树作为重要的经济作物，其风味品质受环境、基因型和发育阶段等多因素影响，而环状RNA在茶树中的调控作用尚不明确。此前研究仅报道了3,174个茶树环状RNA，且多局限于特定组织或胁迫条件，缺乏系统性挖掘。为解决这一问题，印度国家植物生物技术研究所的Hukam C. Rawal、Ranit Kumar Pal与Tapan Kumar Mondal团队在《Scientific Reports》发表了题为“Identification and characterization of tissue- and stress-specific circular RNAs of tea to generate the largest tea circRNAs data repository”的研究。他们利用公共数据库中的178个茶树RNA-seq数据集，结合自主生成的印度茶树TV-1品系五类组织数据，构建了迄今规模最大的茶树环状RNA数据库TCDB（http://indianteagenome.in:8080/tcdb/），并深入解析了环状RNA的组织与胁迫特异性表达模式及其潜在功能。研究采用标准化生物信息学流程：首先使用CIRI2和CIRI-full从高质量RNA-seq数据中鉴定全长环状RNA异构体，通过CIRI-AS分析环状外显子与可变剪接事件，并利用CIRI-vis可视化环状结构。差异表达分析通过DESeq2（胁迫数据）和TEnGExA（组织数据）完成，功能注释依托BLAST2GO和KEGG数据库，环状RNA-miRNA互作预测采用psRNAtarget工具。鉴定与表征预测的茶树环状RNA从TV-1品系5类组织中鉴定出3,052个全长环状RNA，74.77%为外显子来源；公共数据集分析获得59,575个环状RNA，79.34%为外显子型，长度集中于101–200碱基（61.02%）。环状RNA在基因组中分布不均， scaffold304携带最多环状RNA（710个）。组织与胁迫数据中特有环状RNA占比分别达85.34%和77.29%，凸显其特异性。环状RNA比较分析与PlantcircBase数据库比对显示，仅10.87%的茶树环状RNA与已知植物环状RNA同源，89.13%为新型环状RNA。TV-1品系中1,527个环状RNA为印度茶树特有，可能参与品种特异性调控。茶树环状RNA的差异表达TV-1品系中89.55%的环状RNA呈组织差异性表达，其中6.22%为组织富集型（如第三叶中130个）。公共数据中2.63%的环状RNA为组织富集型，以嫩梢（162个）和侧芽（103个）最多。胁迫条件下发现1,463个差异表达环状RNA（DECs），其中PEG（聚乙二醇）与NaCl处理共有224个上调环状RNA，暗示交叉胁迫响应。低温胁迫中9个上调环状RNA可被一氧化氮（NOxide）处理逆转，表明环境信号可调控环状RNA表达。GO与KEGG分析环状RNA亲本基因富集于136条KEGG通路，包括苯丙烷生物合成（80个基因编码8种酶）、氨基酸-tRNA合成（22个酶）等。TV-1品系中5个基因编码氨裂解酶和乳过氧化物酶，可能通过调控木质素合成影响茶叶香气。环状RNA-miRNA-mRNA网络82.29%的DECs和85.88%的组织富集环状RNA具有miRNA结合位点，靶向miR156、miR164等关键家族。但17.70%的DECs无miRNA结合位点，提示环状RNA可能存在翻译调控或蛋白互作等非海绵功能。环状RNA数据库TCDB数据库支持按环状RNA长度、外显子数、亲本基因等条件检索，并提供BLAST比对功能，为后续实验验证提供资源平台。本研究通过大规模数据整合揭示了茶树环状RNA的高度特异性和功能多样性，不仅为茶树品质改良提供了新靶点，更建立了利用公共RNA-seq数据挖掘环状RNA的通用策略。作者指出，尽管缺乏实验验证与部分数据集重复数不足是当前局限，但TCDB的开放访问将加速环状RNA在植物非编码RNA研究领域的应用突破。
