BMC Genomics | 单分子实时转录测序确定了藏红花开花调控基因（国人二区作品）

编译：罗睺，编辑：十九、江舜尧。

原创微文，欢迎转发转载。

浙江大学附属湖州医院，湖州市中心医院钱晓东、李丽琴等于2019年11月14日在BMC Genomics期刊发布了题目为题目为《Single-molecule real-time transcript sequencing identified flowering regulatory genes in Crocus sativus》的研究论文，本文将NGS和SMRT测序相结合，以生成两组开花和未开花藏红花的全长转录组。鉴定和表征了开花和未开花藏红花的差异表达的全长转录本。

文章摘要 

背景：藏红花（Crocus sativus）是一种有价值的香料，在妇科病和神经系统疾病中具有药用价值。鉴定开花调控基因在增加花序中起着至关重要的作用，进而调控藏红花的高产。

结果：使用单分子实时测序（SMRT）方法分别建立了两个开花和非开花藏红花全长转录组基因集。共有16个SMRT细胞在PacBio RS II面板上生成了22.85 GB数据和75351个全长藏红花藏红花单基因，并进一步获得了79028个SSR，72603个lncRNA和25400个选择性剪接（AS）事件。使用Illumina RNA-seq平台，对另外15个不同花数的球茎进行了测序。分别在冷处理（1677）、20g球茎开花顶芽和6g球茎非开花顶芽（1086）、开花顶芽与对照非开花顶芽(267)之间筛选出许多差异表达单基因（DEGs）。共鉴定了62个在春化（VRNs）、赤霉素（G3OX、G2OX）、光周期（PHYB、TEM1、PIF4）、自主（FCA）和年龄（SPLs）等途径中起重要作用的花相关基因，并首次报道了藏红花开花基因调控网络的示意图。经30个样本的实时qPCR验证，两个新基因PB.20221.2（p=0.004，r=0.52）和PB.38952.1（p=0.023，r=0.41）在开花植物中的表达水平显著升高。组织分布显示在花器官中有特异性的高表达，时程表达分析表明，转录物在花发育期间逐渐积累。

结论：采用NGS-short-read和SMRT-long-read相结合的测序方法，获得了藏红花开花和非开花的全长转录本。本报告首次描述了藏红花开花基因调控网络，并建立了藏红花及其它鸢尾科植物的参考全长转录组。

文中重要图片说明

图1：单分子实时转录测序鉴定开花调控基因红花，来自PacBio Iso-seq的全长转录组分析。a：整个PacBio Iso-seq数据处理的工作流程。b：全长（FL）非嵌合体，FL嵌合体和非FL嵌合体在开花和非开花藏红花番红花文库中的分布。c：切碎的CCS读段，同工型和单基因的长度分布。

图2. CDS，SSR和lncRNA分析。a：CDS的长度分布。b：SSR的类型分布。c：lncRNA的长度分布。

图3. 备用拼接（AS）分析和验证。a：AS事件编号的分布。b：AS基因的GO富集分析。c：AS基因的KEGG富集分析。d：AS事件的维恩图显示在开花的和未开花的藏红花番红花的PacBio-Seq库中。e：凝胶电泳图显示PB.174，PB.313和PB.988的AS事件。

图4. 对开花和未开花藏红花番红花之间的DEG进行GO和KEGG富集分析。a：GO和KEGG对开花顶芽和匹配的未开花冷处理顶芽之间DEG的富集分析。b：小球茎的开花顶芽和非开花顶芽之间的DEG的GO和KEGG富集分析。c：开花侧芽与配对的非开花侧芽之间的DEG的GO和KEGG富集分析。

图5. 在三个可比较的实验中对所有DEG的表达模式进行分析。a：在三个可比较的实验中，所有DEG（左），DEG上调（中）和DEG下调（右）的维恩分布图。b：三个可比较的实验中共有的六个单基因表达模式的热图（开花侧芽的组由M114，M119和M122组成；非开花侧芽的组由M123，M125和M219组成；正常组由D1，D3和D5组成；冷处理组由D2，D4和D6组成；小顶芽组由L11，L71和M51组成。c：不同可比组中62种与花相关的DEGs表达模式的热图。

图6. 藏红花开花基因调控网络的示意图。本研究首先鉴定以红色标记的基因。灰色和圆圈内标记的基因是目前尚未发现的重要的重要花卉相关基因。

图7. 使用RT-PCR验证新的花卉相关基因。

---