Although growing evidence shows that microRNA (miRNA) regulates plant growth and development, miRNA regulatory networks in plants are not well understood. Current experimental studies cannot characterize miRNA regulatory networks on a large scale. This information gap provides a good opportunity to employ computational methods for global analysis and to generate useful models and hypotheses. To address this opportunity, we collected miRNA-target interactions (MTIs) and used MTIs from Arabidopsis thaliana and Medicago truncatula to predict homologous MTIs in soybeans, resulting in 80,235 soybean MTIs in total. A multi-level iterative bi-clustering method was developed to identify 483 soybean miRNA-target regulatory modules (MTRMs). Furthermore, we collected soybean miRNA expression data and corresponding gene expression data in response to abiotic stresses. By clustering these data, 37 MTRMs related to abiotic stresses were identified including stress-specific MTRMs and shared MTRMs. These MTRMs have gene ontology (GO) enrichment in resistance response, iron transport, positive growth regulation, etc. Our study predicts soybean miRNA-target regulatory modules with high confidence under different stresses, constructs miRNA-GO regulatory networks for MTRMs under different stresses and provides miRNA targeting hypotheses for experimental study. The method can be applied to other biological processes and other plants to elucidate miRNA co-regulation mechanisms.

中文翻译：

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大规模 miRNA 目标数据分析以发现大豆非生物胁迫耐受性的 miRNA 共调控网络

尽管越来越多的证据表明 microRNA (miRNA) 调节植物的生长和发育，但植物中的 miRNA 调节网络尚不清楚。当前的实验研究无法大规模表征 miRNA 调控网络。这种信息差距为采用计算方法进行全局分析和生成有用的模型和假设提供了一个很好的机会。为了抓住这个机会，我们收集了 miRNA 目标相互作用 (MTI)，并使用来自拟南芥和蒺藜苜蓿的 MTI 来预测大豆中的同源 MTI，总共产生了 80,235 个大豆 MTI。开发了一种多级迭代双聚类方法来识别 483 个大豆 miRNA 目标调控模块 (MTRM)。此外，我们收集了响应非生物胁迫的大豆 miRNA 表达数据和相应的基因表达数据。通过对这些数据进行聚类，确定了 37 个与非生物胁迫相关的 MTRM，包括特定胁迫的 MTRM 和共享的 MTRM。这些 MTRM 在抗性反应、铁转运、正生长调节等方面具有基因本体 (GO) 富集。为实验研究提供了miRNA靶向假说。该方法可应用于其他生物过程和其他植物，以阐明 miRNA 共调节机制。确定了 37 种与非生物胁迫相关的 MTRM，包括胁迫特异性 MTRM 和共享 MTRM。这些 MTRM 在抗性反应、铁转运、正生长调节等方面具有基因本体 (GO) 富集。为实验研究提供了miRNA靶向假说。该方法可应用于其他生物过程和其他植物，以阐明 miRNA 共调节机制。确定了 37 种与非生物胁迫相关的 MTRM，包括胁迫特异性 MTRM 和共享 MTRM。这些 MTRM 在抗性反应、铁转运、正生长调节等方面具有基因本体 (GO) 富集。为实验研究提供了miRNA靶向假说。该方法可应用于其他生物过程和其他植物，以阐明 miRNA 共调节机制。为不同压力下的 MTRM 构建 miRNA-GO 调控网络，并为实验研究提供 miRNA 靶向假设。该方法可应用于其他生物过程和其他植物，以阐明 miRNA 共调节机制。为不同压力下的 MTRM 构建 miRNA-GO 调控网络，并为实验研究提供 miRNA 靶向假设。该方法可应用于其他生物过程和其他植物，以阐明 miRNA 共调节机制。