第三世代シークエンシングにより、モエンチ熱ストレス応答におけるLncRNA制御HSP遺伝子を明らかにした

Third-Generation Sequencing Reveals LncRNA-Regulated HSP Genes in the Moench Heat Stress Response.

• Jiahong Xu
• Meng Fang
• Zhihao Li
• Maoning Zhang
• Xiaoyu Liu
• Yuanyuan Peng
• Yinglang Wan
• Jinhui Chen

抄録

長鎖ノンコーディングRNA（lncRNA）は、生物学的ストレスに対する植物の応答を制御しています。しかし、第二世代のシーケンシング技術では、短いリードが得られるため、完全長の転写産物を正確に探索することが難しく、lncRNAの研究には限界があります。本研究では、PacBio SequelとIlluminaプラットフォームを用いた第三世代のロングリードシークエンシング技術を用いて、Moench樹の熱ストレス応答におけるlncRNAの役割を探索した。382,034,416のショートリードを用いて4,297,179のロングリードを補正した結果、33,840の遺伝子を表す66,657の完全長転写物が得られた。次に、753個のlncRNAが同定され、その中には、658個のセンスlncRNA（87.38％）、41個のロングインターベンディング/インタージェニックノンコーディングRNA（lincRNA）（5.44％）、12個のアンチセンスlncRNA（1.59％）、42個のセンスイントロニックlncRNA（5.58％）が含まれていました。logFC|≧1、-value < 0.05の基準で、3,493遺伝子、78lncRNAが熱処理下で異なる発現を示した。さらに、923個の遺伝子が43個の異なる発現を示すlncRNAの標的として検出された。機能アノテーションにより、これらの標的遺伝子は、アンフォールドされたタンパク質の結合、ストレスに対する応答、タンパク質の折り畳み、刺激に対する応答に関連していることが明らかになった。最後に、4つのlncRNAと6つの遺伝子（(), , () , () , ()と他の2つの予測タンパク質コード遺伝子）からなるlncRNA-遺伝子間相互作用ネットワークを同定した結果、lncRNAが熱ストレスに応答してHSPファミリー遺伝子を制御することを明らかにした。そのため、我々の第三世代シークエンスにより、トランスクリプトームの記述が改善されました。今回同定された潜在的なlncRNAとHSPファミリー遺伝子は、樹木の熱適応機構の理解を深めるための遺伝資源である。

Long non-coding RNAs (lncRNAs) regulate plant responses to abiotic stresses. However, the short reads produced by second-generation sequencing technology make it difficult to accurately explore full-length transcripts, limiting the study of lncRNAs. In this study, we used third-generation long-read sequencing technology with the PacBio Sequel and Illumina platform to explore the role of lncRNAs in the heat stress response of Moench trees. We using 382,034,416 short reads to correct 4,297,179 long reads by resulted in 66,657 full-length transcripts, representing 33,840 genes. Then, 753 putative lncRNAs were identified, including 658 sense lncRNAs (87.38%), 41 long intervening/intergenic non-coding RNAs (lincRNAs) (5.44%), 12 antisense lncRNAs (1.59%), and 42 sense intronic lncRNAs (5.58%). Using the criteria | logFC| ≥ 1 and -value < 0.05, 3,493 genes and 78 lncRNAs were differentially expressed under the heat treatment. Furthermore, 923 genes were detected as targets of 43 differently expressed lncRNAs by regulation. Functional annotation demonstrated that these target genes were related to unfolded protein binding, response to stress, protein folding, and response to stimulus. Lastly, we identified a lncRNA-gene interaction network consisting of four lncRNAs and six genes [ (), , (), (), and two other predicted protein-coding genes], which showed that lncRNAs could regulate HSP family genes in response to heat stress in . Therefore, our third-generation sequencing has improved the description of the transcriptome. The potential lncRNAs and HSP family genes identified here present a genetic resource to improve our understanding of the heat-adaptation mechanisms of trees.

Copyright © 2020 Xu, Fang, Li, Zhang, Liu, Peng, Wan and Chen.