基于多组学方法的玉米雄穗发育研究

《BMC Plant Biology》：A multi-omics approach to maize (Zea mays) tassel development

　　

摘要

玉米（Zea mays）雄性花序的发育是一个复杂且高度调控的过程，对生殖成功和产量至关重要。为全面了解与花序形成相关的调控机制，包括花药细胞类型的初始确定，研究人员在四个发育阶段（0.5–2.0厘米）对转录组、小RNA（sRNAs）及蛋白质组进行了分析。RNA测序结果显示，在生长到2.0厘米时，从不定分生组织向器官形成及生殖细胞确定过渡的过程中，基因表达会发生动态变化。作为补充，sRNA测序发现了182种具有不同时间模式的微RNA（miRNAs）。其中126种miRNAs在整个花序发育过程中持续表达，而其他一些则表现出明显的阶段特异性表达特征。值得注意的是，那些靶向生长素信号通路的miRNA家族会发生动态调控，这表明激素信号传导会根据分生组织的活动进行精细调节。在后期发育阶段，miR2275和miR11969的表达量增加，这两种miRNA此前已被发现与减数分裂细胞有关，这说明在花药分化的早期阶段，生殖相关的sRNA通路已经开始发挥作用。在转录组和蛋白质组分析中还发现了一种名为GASA（赤霉素刺激的拟南芥）类似物4（GSL4）的因子。进一步实验表明，GSL4能够影响花序的分支长度。总体而言，这些数据为花序发育提供了全面的概述，同时也丰富了现有关于花序及花药初期发育特定阶段的RNA测序和单细胞RNA测序数据集。此外，这些研究还有助于发现新的发育因子，如GSL4，同时为小RNA表达研究提供了新的数据。