你沒看錯！不是標題黨。說到miRNA的好Homie，非編碼RNA界的NewStar，想必聰明博學的你就已經猜到了是lncRNA。今天大閱哥要給大家挖一挖lncRNA在農業上的研究進展。為了寫這篇主題，大閱哥嘔心瀝血，翻看不少文獻，就是為了給我們呈現另一個比較新穎的視野。

平常我們說到lncRNA,畫風都是這樣的。

說到農業呢，大概是這樣的。

 

 

然而，已經有很多在農業領域的科研單位將研究的焦點放在了lncRNA上。舉個例子，以lncRNA為關鍵詞，查詢生命科學領域的國家自然基金項目，前七條中居然有四條和農牧業相關。比例是不是出乎意料的高呢？

 

那么，就跟著大閱哥一起來看看最近lncRNA在農業領域的研究成果吧。

友情提示:文末有彩蛋：lncRNA相關的數據庫的整理與介紹。

 

相較于非編碼界的”小大哥”——miRNA，lncRNA在農業上的研究相對來說較少。更多研究成果集中在模式動物上，包含lncRNA鑒定、注釋、以及疾病相關的功能研究。在農牧業上，最早的關于牛lncRNA的研究也不過追溯到2012年，Huang等在405個基因間區位點上鑒定到449個與牛相關的lncRNA基因。而就植物方面呢，其lncRNA相關的研究則是更加的有限，盡管科研工作者們在水稻、擬南芥等模式物種中發現和鑒定了較多數量的lncRNA，也闡明lncRNA可能參與了植物成花、花粉發育、果實形成及環境脅迫響等代謝過程，但仍然有更多的lncRNA其功能機理還沒有被研究透徹，與其相關功能需要進行挖掘。
 

lncRNA在醫學領域的研究的基本策略一般分為3步：lncRNA篩選和鑒定——表達結果驗證——生物學功能和作用機制研究。而在農業相關lncRNA的研究上，同樣的研究思路卻并不能那么順利得到好的研究成果，主要存在的問題有：①成熟農業相關的lncRNA基因芯片缺乏，除擬南芥及人鼠以外還沒有其他物種的商品化芯片；②農業相關的動植物基因組/蛋白質組數據庫不完善；③農業植物或畜牧動物lncRNA相關數據庫不完善；④適合植物lncRNA結構和功能預測的軟件較少。

為解決以上問題，加快科研進展，將來在農業相關lncRNA的研究上應該關注以下幾點：

·健全和完善植物基因組、畜牧動物lncRNA的數據庫；

·對新一代轉錄組測序技術的進一步利用和推廣；

·加強生物信息學理論和方法在動植物lncRNA的發現、表達和功能預測等運用；

·根據植物生長發育和細胞組成特點個性化設計lncRNA研究方法。

即使在農業動植物的lncRNA相關研究遠不如人或小鼠那樣便利和豐富，但還是有很多精彩的成果值得我們學習！

下面我們分享三個例子：家蠶、秦川牛和白菜（大閱哥疑似自帶吃貨屬性）

 

一、家蠶產絲研究
【目的】家蠶的絲腺是合成、分泌絲蛋白的特殊器官，具有很強的絲蛋白合成能力，蠶絲是養蠶業的主要產物，具有很高的經濟價值。此研究探索了家蠶絲腺中的lncRNA，解析其在絲腺發育過程中的調控機制，為家蠶絲腺的轉基因改良、提升蠶絲質量和產量提供理論基礎。

【方法】以不同齡的家蠶總RNA為研究對象，構建兩個時期絲腺中RNA文庫，通過轉錄組測序和lncRNA組測序，篩選在絲腺中特異表達的lncRNA，解析lncRNA對蠶絲蛋白合成的調控機理。

【思路及相應結果】

內容與圖片源：（王立方，2015）

【結論】

通過全轉錄組測序、lncRNA測序和實時熒光定量的方法發現和鑒定了與家蠶產絲相關的lncRNA和其在不同產絲階段的表達量變化，挑出了與家蠶產絲調控緊密相關的非編碼RNA和lncRNA。例如位于P25基因下游互補鏈的lncR2034，與P25基因在后部絲腺呈相反的表達關系，表明lncR2034可能在5齡后部絲腺具有負向調控P25基因表達的作用（上圖紅括號標出）。

 

【目的】脂肪或肌肉組織中的脂肪和脂肪酸成分，對牛肉的外觀、質地、風味、硬度和保質期等都有積極影響，是肉類營養價值的核心，闡明脂肪生成的調控機制對于提高肉品質具有重要意義。本研究為秦川牛優異肉質性狀遺傳機制、改善其生長速度，培育我國專門化的肉牛品種、提高畜牧業競爭力等方面奠定了基礎。

【方法】研究中運用了RNA高通量測序技術、cDNA末端快速擴增、RNA熒光原位雜交、基因過表達、RNA干擾、雙熒光素酶報告系統、基因定點突變等技術探索了一個lncRNA；ADNCR調控牛脂肪細胞分化的機制。

【思路及相應結果】

 

【結論】

 

①lncRNA高通量測序和lncRNA整體表達譜分析顯示了在秦川牛的脂肪細胞分化過程中有2,882個相關的lncRNAs表達，通過對于此結果分析，鑒定了新的lncRNAs，其中包括與代謝過程密切相關的ADNCR，同時清晰地顯示了基因在不同分化時期表達量的差異；

 

②差異表達分析和實時定光定量PCR(qRT-PCR)結果顯示ADNCR在脂肪細胞分化前后下調程度最大，生物信息學預測和體外翻譯試驗均表明ADNCR符合長鏈非編碼RNA的特征；

③ADNCR可能是潛在的ceRNA（內源性競爭RNA），通過與miR-204競爭結合SIRT1基因，提高表達量，抑制脂肪細胞分化；

④從5個本國品種的SIRT1基因中新鑒定到了5個SNPs位點；與南陽牛的生長性狀關聯分析表明，這5個SNPs與部分體尺性狀顯著相關；就基因分型方面，在秦川牛背最長肌、半腱肌和肝臟等組織中，AA基因分型會致使SIRT1基因的表達量減少。

參考文獻：（李朋勛，2016）

【總結】

在本研究中，研究者運用多種分子基因技術，在牛脂肪細胞模型中實現了非編碼RNA交互調控運用的分析與預測，落實ceRNA理論。同時對于牛的脂肪細胞分化進行了非常詳盡的研究，上述研究結果只是一部分而已。這說明著農業上的研究可以深入地聯合使用多種成熟的技術，從而得出高質量的研究成果。以上RNA測序，轉錄組測序，熒光定量分析，生物信息學分析預測，SNP檢測都是閱微基因能夠提供的業務。

 

【目的】花粉形成和授粉受精是種子植物完成有性生殖及世代交替的重要環節，與生產上雄性不育系的利用、種子產量的高低與質量的優劣等息息相關。揭示其分子機理對于開展雜交育種、提高種子產量和質量等均具有重要意義。本例探討lncRNA在調控花粉發育和授粉受精等生殖發育過程中起到的作用，目前還鮮有報道。

 

【思路及相應結果】

 

參考文獻：（張芳，2015）

【結論】

①通過lncRNA測序，在上萬條白菜中候選的lncRNA中挑出了1,300余條與花粉授粉相關的lncRNAs。分析結果顯示一部分lncRNA在花蕾到授粉受精整個發育過程中持續表達，其余的部分為階段、部位特異性表達。lncRNA在白菜不同發育階段花蕾種的表達呈現出較明顯的差異，在V級花蕾中特異表達的lncRNA均最多；

②授粉受精的過程中具有眾多LncRNA的表達，與未授粉對照相比，在授粉后3h即花粉管在花柱道中生長時lncRNA的表達最多；由此可以為鑒定與授粉受精過程密切相關的lncRNA。

 

 

 

 

【彩蛋時刻】LncRNA相關數據庫的介紹

1.TAIR（專門的擬南芥數據庫）

TAIR(TheArabidopsisInformationResource)是擬南芥基因專門的數據庫，是對模式生物擬南芥進行各類生物學研究很重要的一個信息來源。TAIR中詳細記錄了擬南芥的基因組圖譜、各種基因的序列、結構、表達模式、功能注釋及詳盡的各種代謝途徑，同時還包括了擬南芥種子庫。在最新版的TAIR數據庫中記錄了擬南芥478條lncRNA的信息，但數據庫并沒有對這些記錄在案的lncRNA進行功能注釋。

2.PLncDB（目前較為全面的植物lncRNA數據庫）

PLncDB(Plantlongnon-codingRNAdatabase)是目前唯一公開發表的植物lncRNA專用數據庫，也是目前較為全面的植物lncRNA查詢數據庫。該數據庫收集了EST分析、RepTAS分析、芯片、RNA-seq分析及TAIR中發現的16,227個擬南芥lncRNA的信息，記載了植物在不同組織、發育階段、突變體和應激處理條件下這些lncRNA的表達特性，這個數據庫的特點為：(1)從很多植物資源中收集到大量基因組中lncRNA的信息 (2)植物lncRNA的在線瀏覽及搜索平臺 (3)多種樣品的轉錄組信息融合，包括了不同組織，突變，環境脅迫，發育階段等 (4)一系列表觀修飾和小RNA數據 (5)下載瀏覽免費。

3.lncRNAdb(lncRNAsDatabase)常用的多物種lncRNA數據庫

lncRNAdb(lncRNAsDatabase)數據庫是非常常用的“多功能數據庫”，其中記載了lncRNA的序列及結構特征、進化保守性、表達、基因組序列、亞細胞定位、功能證據和文獻鏈接等其他相關信息，就植物方面，包括了擬南芥、水稻、大豆、苜蓿、葡萄、西紅柿和楊樹共計16個物種lncRNA表達情況和可能的功能等相關信息。

4.GENCODE（人鼠lncRNA數據庫）

此數據庫主要是詳細記載了人和鼠相關的lncRNA，包括其序列，結構，功能，表達，保守型等。

5.NONCODE，人類動植物的non-codeRNA數據庫，整合其他數據庫及注釋。

 

 

利用成熟的熒光定量技術，專業的團隊和先進的儀器。閱微基因可以快速準確的對牛胚胎的性別進行鑒定。鑒定過程分為兩步，第一步確定所測樣品為目的物種的樣品（牛），避免雜樣污染或取樣失誤引起的檢測誤差。第二步基于已設計好的，高精度高準確性的公牛Y染色體上特定基因片段的探針，對牛胚胎進行qRT-PCR的測定。兩步的PCR反應是同時進行的。根據測試結果，對牛胚胎的性別做出準確的判定。簡單地說，就是，是牛！是公牛！是母牛！

（1）探針的高穩定性和高特異性保證了檢測的高準確度，理論上性別鑒定率達100%；

（2）成熟的檢測平臺，專業的團隊，已備的檢測探針。拿到樣品后即可檢測，周期快；

（3）對于送樣的要求低，2個細胞以上即可送檢；

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