玉米是我國最重要的糧食作物之一，同時兼具能源和飼用價值。花藥發育是一個高度動態的過程，該過程中許多基因表現出階段特異性表達模式，對維持雄性育性具有重要作用。已有研究表明，來自同一基因的不同轉錄本可能在發育不同階段發揮截然不同的作用。然而迄今為止，玉米花藥發育全過程中轉錄本挖掘及其作用模式解析尚未有報道。

近日，中國科學院植物研究所張梅研究員團隊在Journal of Genetics and Genomics在線發表題為“

Decoding the complexity of coding and non-coding RNAs across maize anther development at the isoform level

該研究利用玉米昌7-2自交系9個不同發育時期花藥以及成熟花粉為材料，整合包括三代全長轉錄組Iso-seq、鏈特異性RNA-seq、核糖體圖譜Ribo-seq、5'帽端CAGE-seq和多聚腺苷化位點PAS-seq等在內的高通量測序技術，系統鑒定和分析了玉米花藥發育全過程的全長轉錄本。該研究共鑒定到超過15萬個高質量的全長轉錄本，其中70%為新轉錄本，并發現550個新的蛋白編碼基因，顯著擴充了玉米基因功能信息庫。同時，建立了新的策略來表征轉錄本的階段動態變化，并基于該策略共鑒定到14,943個階段差異變化區域(differentially variable regions，DVRs)。進一步分析發現許多來自同一基因位點的不同DVR，在不同發育階段呈現偏好性表達，表明基因的不同轉錄本在不同發育階段發揮作用。此外，該研究還鑒定到近8000條長lncRNA，利用三維互作組數據分析發現，位于基因間區的lncRNA可能通過遠程互作來調控花藥發育相關基因的表達，為lncRNA作為潛在調控因子調控花藥發育提供了重要證據。

基于長讀長測序技術的玉米花藥轉錄組全景圖譜

綜上所述，該研究通過多組學技術分析了玉米花藥發育全過程的轉錄本動態表達情況，揭示了lncRNA調控花藥發育的可能機制，為進一步研究花藥發育過程的分子調控機制及關鍵基因轉錄本功能解析提供了研究基礎和重要支持。

作者簡介

鄭州大學閆歌博士為該論文第一作者。中國科學院植物研究所張梅研究員、工程師馬旭旭和北京農學院劉函博士為通訊作者。相關工作得到國家自然科學基金等項目資助。