植物长非编码RNA选择性多聚腺苷化及其保守性的全基因组分析

Polyadenylation [poly(A)] is one of the essential post-transcriptional processes in eukaryotic cells, which plays a critical role in gene expression regulation. With the recent development of RNA-seq and 3’ end sequencing technologies, a large number of long noncoding RNAs (lncRNAs) have been found in intergenic regions. We will design a recognition pipeline integrating various methods, such as discriminant analysis and Bayesian statistical model, for the genome-wide identification of lncRNAs and poly(A) sites from high throughput transcriptomic data. Next, we will explore the specificity of poly(A) site usage among tissues. This project will shed light on the understanding of the regulatory mechanism of polyadenylation in noncoding RNAs and the biological functions of lncRNAs and facilitate the improvement of crop traits in genetic engineering.

多聚腺苷化[poly(A)]是真核生物重要转录后调控过程，近年动植物中均发现基因间区也存在大量长非编码RNA(lncRNA)且多数会发生多聚腺苷化和选择性多聚腺苷化(APA)。本项目集成贝叶斯统计等方法全基因组提取lncRNA及其poly(A)位点并探索不同组织lncRNA APA的特异性。此研究有利于从新视角探索lncRNA及APA的调控机制，为遗传工程提供作物性状改良的新途径。

多聚腺苷化[poly(A)]是真核生物重要转录后调控过程，近年动植物中均发现>20%的poly(A)位点位于基因间区，而基因间区也存在大量长非编码RNA(lncRNA)且多数会发生多聚腺苷化和选择性多聚腺苷化(APA)。本项目从全基因组水平识别并分析多种植物lncRNA的poly(A)位点，探索不同组织或发育阶段lncRNA APA位点的特异性。此研究将有利于揭示非编码RNA的多聚腺苷化调控机制，从新视角探索lncRNA的生物学功能，促进基因组注释的完善及增加转录组多样性，也有助于寻找与产量或发育有关的新lncRNA和poly(A)位点，为遗传工程提供作物性状改变及改良的新途径。.在人才培养方面，本项目培养了生物信息学领域的多名研究生与博士生，如项目组成员关锦婷曾赴美国及香港交流，归来后已顺利完成博士学业，张毓民已经顺利完成硕士学业。由于项目执行期限仅为一年，目前许多成果仍在审或撰写与准备投稿中。在论著方面，目前已资助发表了1篇SCI论文，以及1篇EI会议论文。另有两篇SCI论文在审（大修和小修各一篇）以及3篇SCI论文在准备投稿中（负责人均为通讯作者）。此外，负责人参与编著Wiley出版社出版的《The Model Legume Medicago truncatula》书中的1章节（负责人为第一作者）。在工具平台方面，已经顺利开发且公开发布了用于poly(A)研究的工具及平台，包括用于poly(A)位点聚类的工具PAcluster (http://bmi.xmu.edu.cn/software/)、用于从RNA-seq识别差异APA的工具APAtrap (https://apatrap.sourceforge.io)、用于预测组织特异性APA位点的工具TSAPA (https://github.com/BMILAB/TSAPA)、用于可视化和检索水稻两个亚种poly(A)位点的平台riceAPA (http://bmi.xmu.edu.cn/riceapa)、用于检索无参考基因组的互花米草APA和AS数据的SAPacBio平台(http://plantpolya.org/SAPacBio)。这些结果及工具平台将为有关lncRNA poly(A)相关的分析提供丰富的资源及有助于生物实验筛选高质量的候选基因或位点，促进lncRNA APA机制的研究。