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The activation of gene expression and alternative splicing in the formation and evolution of allopolyploid Brassica napus.
Horticulture Research ( IF 8.7 ) Pub Date : 2022-01-19 , DOI: 10.1093/hr/uhab075
Mengdi Li 1, 2 , Meimei Hu 1 , Yafang Xiao 1 , Xiaoming Wu 3 , Jianbo Wang 1
Affiliation  

Allopolyploids contain two or more sets of subgenomes. To establish a compatible relationship between subgenomes, a series of gene expression changes occurred in allopolyploids. What evolutionary changes of transcripts have taken place in Brassica napus during the early establishment and subsequent evolution was a fascinating scientific question. Here, we study this issue using a set of materials (natural, resynthesized B. napus and their progenitors/parents) by long-read RNA sequencing technology. The results showed that more genes were up-regulated in resynthesized B. napus compared with its two parents, and more up-regulated expressed genes were observed in natural B. napus compared with resynthesized B. napus. The presence of up-regulation genes in organism may help it adapt to the influence of "genomic shock" and cope with natural environment. Isoforms are produced from precursor mRNAs by alternative splicing (AS) events, and more than 60% of novel isoforms were identified in all materials, which could improve the reference genome information of B. napus. We found that the isoform numbers, the number of genes potentially involved in AS and alternative polyadenylation increased in B. napus after evolution, which may involve in the adaptation of plants to natural environment. In addition, all identified isoforms were functional annotated by searching 7 databases. In general, this study could improve our overall understanding of the full-length transcriptome of B. napus, and help us recognize the significant gene expression changes and isoform abundance changes occurred in allopolyploid B. napus during evolution.

中文翻译:

基因表达激活和选择性剪接在异源多倍体欧洲油菜形成和进化中的作用。

异源多倍体包含两组或多组亚基因组。为了建立亚基因组之间的相容关系,异源多倍体中发生了一系列基因表达变化。在欧洲油菜的早期建立和随后的进化过程中,转录本发生了哪些进化变化是一个引人入胜的科学问题。在这里,我们通过长读长 RNA 测序技术使用一组材料(天然、再合成的欧洲油菜及其祖先/亲本)来研究这个问题。结果表明,与两个亲本相比,再合成的欧洲油菜中更多的基因上调,与再合成的欧洲油菜相比,在天然欧洲油菜中观察到更多的上调基因。生物体中上调基因的存在可能有助于它适应“基因组冲击”的影响 并应对自然环境。异构体由前体 mRNA 通过选择性剪接 (AS) 事件产生,在所有材料中鉴定出超过 60% 的新异构体,这可以改善欧洲油菜的参考基因组信息。我们发现欧洲油菜进化后异构体数量、可能参与 AS 和选择性多聚腺苷酸化的基因数量增加,这可能涉及植物对自然环境的适应。此外,通过搜索 7 个数据库,对所有已识别的亚型进行了功能注释。总的来说,这项研究可以提高我们对欧洲油菜全长转录组的整体理解,并帮助我们认识在进化过程中异源多倍体欧洲油菜发生的显着基因表达变化和同种型丰度变化。异构体由前体 mRNA 通过选择性剪接 (AS) 事件产生,在所有材料中鉴定出超过 60% 的新异构体,这可以改善欧洲油菜的参考基因组信息。我们发现欧洲油菜进化后亚型数、可能参与AS和选择性多聚腺苷酸化的基因数量增加,这可能与植物对自然环境的适应有关。此外,通过搜索 7 个数据库,对所有已识别的亚型进行了功能注释。总的来说,这项研究可以提高我们对欧洲油菜全长转录组的整体理解,并帮助我们认识到异源多倍体欧洲油菜在进化过程中发生的显着基因表达变化和同种型丰度变化。异构体由前体 mRNA 通过选择性剪接 (AS) 事件产生,在所有材料中鉴定出超过 60% 的新异构体,这可以改善欧洲油菜的参考基因组信息。我们发现欧洲油菜进化后亚型数、可能参与AS和选择性多聚腺苷酸化的基因数量增加,这可能与植物对自然环境的适应有关。此外,通过搜索 7 个数据库,对所有已识别的亚型进行了功能注释。总的来说,这项研究可以提高我们对欧洲油菜全长转录组的整体理解,并帮助我们认识到异源多倍体欧洲油菜在进化过程中发生的显着基因表达变化和同种型丰度变化。在所有材料中鉴定出超过60%的新型亚型,可以提高欧洲油菜的参考基因组信息。我们发现欧洲油菜进化后亚型数、可能参与AS和选择性多聚腺苷酸化的基因数量增加,这可能与植物对自然环境的适应有关。此外,通过搜索 7 个数据库,对所有已识别的亚型进行了功能注释。总的来说,这项研究可以提高我们对欧洲油菜全长转录组的整体理解,并帮助我们认识到异源多倍体欧洲油菜在进化过程中发生的显着基因表达变化和同种型丰度变化。在所有材料中鉴定出超过60%的新型亚型,可以提高欧洲油菜的参考基因组信息。我们发现欧洲油菜进化后亚型数、可能参与AS和选择性多聚腺苷酸化的基因数量增加,这可能与植物对自然环境的适应有关。此外,通过搜索 7 个数据库,对所有已识别的亚型进行了功能注释。总的来说,这项研究可以提高我们对欧洲油菜全长转录组的整体理解,并帮助我们认识到异源多倍体欧洲油菜在进化过程中发生的显着基因表达变化和同种型丰度变化。进化后欧洲油菜中可能参与 AS 和选择性多聚腺苷酸化的基因数量增加,这可能涉及植物对自然环境的适应。此外,通过搜索 7 个数据库,对所有已识别的亚型进行了功能注释。总的来说,这项研究可以提高我们对欧洲油菜全长转录组的整体理解,并帮助我们认识在进化过程中异源多倍体欧洲油菜发生的显着基因表达变化和同种型丰度变化。进化后欧洲油菜中可能参与 AS 和选择性多聚腺苷酸化的基因数量增加,这可能涉及植物对自然环境的适应。此外,通过搜索 7 个数据库,对所有已识别的亚型进行了功能注释。总的来说,这项研究可以提高我们对欧洲油菜全长转录组的整体理解,并帮助我们认识到异源多倍体欧洲油菜在进化过程中发生的显着基因表达变化和同种型丰度变化。
更新日期:2022-01-19
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