环状RNA协调水稻高温与干旱复合胁迫下的整合转录后响应

《Molecular Genetics and Genomics》：Circular RNAs orchestrate integrated post-transcriptional responses to combined heat and drought stress in rice

　　

摘要

环状RNA（circRNA）是新兴的转录后调控因子，然而在复合非生物胁迫条件下，其在水稻中的全景分布及功能作用仍鲜有研究。本研究系统性地重新分析了链特异性RNA-seq数据，以表征同时响应高温和干旱胁迫的circRNA。经质量控制、读段比对以及使用CIRI2和CIRCexplorer2双算法预测后，我们鉴定出208个分布在全部12条染色体上的高置信度circRNA。比较分析显示，83个circRNA仅在对照样本中表达，51个仅在胁迫样本中表达，74个在两种条件下共有，表明环化过程具有胁迫依赖性。接头读段分析揭示了一个环化强度的连续谱系，从具有优势接头读段的高丰度circRNA到低置信度、被线性转录本背景掩盖的候选circRNA。基因组注释表明，circRNA主要来源于外显子和基因间区，且呈现出明显的负链偏好性；某些基因通过替代反向剪接产生多个circRNA异构体。宿主基因的功能富集分析提示其参与蛋白质折叠、营养储备活性、RNA降解和支链氨基酸分解代谢，暗示其在胁迫适应和代谢调控中的作用。差异表达分析鉴定出7个在复合胁迫条件下特异性诱导的circRNA。网络拓扑分析定位了关键miRNA——包括osa-miR414、osa-miR1439和osa-miR2919——作为预测网络中的候选拓扑中心节点。其预测靶基因（如编码胁迫响应型转录因子和信号蛋白的基因）表明这些miRNA可能在协调对复合胁迫的转录后响应中发挥作用。网络拓扑分析定位了关键miRNA——包括osa-miR414、osa-miR1439和osa-miR2919——作为预测网络中的候选拓扑中心节点。其预测靶基因（如编码胁迫响应型转录因子和信号蛋白的基因）表明这些miRNA可能在协调对复合胁迫的转录后响应中发挥作用。总体而言，本研究提供了水稻在复合高温和干旱胁迫下的circRNA全景图谱，基于预测分析提示了其作为竞争性内源RNA（ceRNA）的潜力，并为未来实验验证circRNA介导的调控奠定了基础。