通过纳米孔长读长测序和蛋白质组学技术揭示水稻分蘖过程中特定阶段的可变多聚腺苷酸化（alternative polyadenylation）的全球性模式

《Rice Science》：Global Patterns of Stage-Specific Alternative Polyadenylation in Rice Tillering Revealed by Nanopore Long Read Sequencing and Proteomics

　　

Xinyi LI|Junying HUANG|Dahu ZHOU|Yicong CAI|Xiaorong CHEN|Lifang HU|Linjuan OUYANG|Junru FU|Qingshun LI|Haohua HE|Haihui FU

摘要

分蘖数是一个关键的农艺性状，直接影响水稻的单位面积产量。可变多聚腺苷酸化（APA）是一种重要的转录后调控机制，通过生成具有不同3?非翻译区（3?UTR）长度的转录本，在水稻的生长和发育中起着重要作用。然而，APA在水稻分蘖中的具体作用仍不明确。我们利用纳米孔DNA测序和串联质量标签蛋白质组学技术分析了水稻不同发育阶段的分蘖腋芽。研究结果表明，在分蘖早期阶段（有效分蘖），基因倾向于利用较长的转录本；而在后期阶段（无效分蘖），基因则更倾向于利用较短的转录本。无论是在有效分蘖还是无效分蘖阶段，APA相关基因都富集在已知的水稻分蘖相关途径中，如萜类化合物生物合成途径和类胡萝卜素生物合成途径。此外，在无效分蘖阶段，APA相关基因还进一步富集在叶片和器官衰老等途径中。研究结果表明，APA介导的基因长度变化以时空特异性的模式调控水稻分蘖，并进一步影响参与分蘖的基因的蛋白质表达。利用远端AAUAAA信号并产生较长转录本的基因表达更强，而利用近端AAUAAA信号并产生较短转录本的基因表达也更强。本研究阐明了APA在水稻分蘖中的调控模式，为培育具有理想植株结构的水稻品种奠定了分子基础。