我国科学家构建综合植物miRNA数据库

2019-10-11 09:46     来源:科技日报     

  近日,北京市农林科学院杨效曾研究员课题组与北京大学生命科学院合作,通过对88种覆盖了从低等水生植物到高等被子植物中小分子RNA数据的深度挖掘,对这些植物中的miRNA进行系统鉴定、注释和分析,构建了迄今为止世界上最为综合全面的植物miRNA数据库——PmiREN。该研究成果于10月1日被生命学科领域数据库顶级期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)接收,北京大学博士研究生郭仲龙、匡正、博士后王颖和北京市农林科学院助理研究员赵永欣为共同第一作者,北京大学李磊教授和北京市农林科学院杨效曾研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金以及北京市农林科学院科技创新基金的资助。

  miRNA(为microRNA的缩写)是真核生物中广泛存在的一类非编码RNA,成熟的miRNA是仅有20—22个碱基的单链小分子RNA,跟蛋白质等大分子相比,分子量很小,是个“小个子”。从2002年第一批植物中的miRNA被发现以来,miRNA陆续被发现参与了植物中很多重要的功能,如生长、发育和对外界环境的刺激响应等。随着对miRNA功能研究的深入,近年来科学家们围绕miRNA进行作物性状改良的工作多次出现在国际顶级学术期刊上,比如改变一些miRNA的表达可以显著提高作物产量。“目前植物学界普遍认为miRNA参与了几乎所有的植物生命过程,无处不在,是个‘大角色’。”杨效曾介绍。

  据了解,植物miRNA综合数据库——PmiREN有几大突出特点:一是拥有完整的miRNA信息,涵盖了从水生植物到被子植物共88个物种;二是首次发现了大量作物中特异的miRNA,新构建的数据库中第一次发现的miRNA达16000个,其中不少是主要作物如玉米、水稻、小麦等中第一次发现的,这些小RNA潜在与重要的农艺性状相关,挖掘这些小RNA的功能,对改良作物农艺性状将具有重要的应用价值;三是通过综合的数据挖掘,获得了大量miRNA相关的信息,包括miRNA基因簇信息、表达信息、共线性分析结果、靶基因预测结果等,并进行了全面、详实、直观的信息呈现;四是提供了多种数据库检索和搜索的方式,同时用户可以方便地下载数据库中所有的数据。

  PmiREN数据库上线后,得到了国内外该研究领域的广泛关注,短短3个月,就接收了全球范围内超过20个国家150多个地区的访问,访问量超过56000次。杨效曾表示,该数据库的出现为系统研究植物miRNA的进化和寻找新miRNA的功能奠定了坚实的基础。

  此前,杨效曾对于如何从海量NGS数据中准确鉴定植物miRNA进行了系统研究并开发出了效果显著的方法——miRDP系列工具(miRDeep-P和miRDeep-P2),该系列方法已经成为国际上鉴定和分析植物miRNA的标准方法。2018年底,杨效曾又对原有方法进行了系统升级,升级后的新方法在解析大基因组和复杂基因组植物(如小麦)的miRNA鉴定和注释方面得到了全面提升,在提高预测敏感度和精度的同时,极大地降低了运算时间,优势显著,该系列相关成果曾发表在国际生物信息学的顶级杂志《Bioinformatics》上。在杨效曾的带领下,国内外团队还对玉米根虫中的miRNA进行了系统的挖掘和鉴定,并比较了动物中尤其是昆虫中miRNA的演化,该工作为利用miRNA作为RNA干扰的载体开发新抗虫技术奠定了基础,相关成果已经被基因组学的顶级杂志《Genomics, Proteomics & Bioinformatics》接收。(通讯员 彭楠赵永欣)

                    [ 责编:赵宇豪 ]

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