Published March 21, 2019 | Version v1
Publication Open

Genome-wide analysis of long non-coding RNAs unveils the regulatory roles in the heat tolerance of Chinese cabbage (Brassica rapa ssp.chinensis)

Creators

  • 1. Wuhan Academy of Agricultural Sciences
  • 2. Oil Crops Research Institute
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 4. Wuhan University

Description

Abstract Long non-coding RNAs (lncRNAs) mediate important epigenetic regulation in various biological processes related to the stress response in plants. However, the systematic analysis of the lncRNAs expressed in Brassica rapa under heat stress has been elusive. In this study, we performed a genome-wide analysis of the lncRNA expression profiles in non-heading Chinese cabbage leaves using strand-specific RNA-sequencing. A total of 4594 putative lncRNAs were identified with a comprehensive landscape of dynamic lncRNA expression networks under heat stress. Co-expression networks of the interactions among the differentially expressed lncRNAs, mRNAs and microRNAs revealed that several phytohormones were associated with heat tolerance, including salicylic acid (SA) and brassinosteroid (BR) pathways. Of particular importance is the discovery of 25 lncRNAs that were highly co-expressed with 10 heat responsive genes. Thirty-nine lncRNAs were predicted as endogenous target mimics (eTMs) for 35 miRNAs, and five of them were validated to be involved in the heat tolerance of Chinese cabbage. Heat responsive lncRNA (TCONS_00048391) is an eTM for bra-miR164a, that could be a sponge for miRNA binding and may be a competing endogenous RNA (ceRNA) for the target gene NAC1 (Bra030820), affecting the expression of bra-miR164a in Chinese cabbage. Thus, these findings provide new insights into the functions of lncRNAs in heat tolerance and highlight a set of candidate lncRNAs for further studies in non-heading Chinese cabbage.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتوسط الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر (lncRNAs) التنظيم اللاجيني المهم في مختلف العمليات البيولوجية المتعلقة باستجابة الإجهاد في النباتات. ومع ذلك، فإن التحليل المنهجي للحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين المعبر عنه في براسيكا رابا تحت الضغط الحراري كان بعيد المنال. في هذه الدراسة، أجرينا تحليلاً على مستوى الجينوم لملفات تعريف تعبير الحمض النووي الريبي في أوراق الملفوف الصينية غير المتجهة باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي الخاص بالجدائل. تم تحديد ما مجموعه 4594 من lncRNAs المفترضة مع مشهد شامل لشبكات تعبير lncRNA الديناميكية تحت الضغط الحراري. كشفت شبكات التعبير المشترك للتفاعلات بين lncRNAs المعبر عنها بشكل تفاضلي و mRNAs و microRNAs أن العديد من الهرمونات النباتية كانت مرتبطة بتحمل الحرارة، بما في ذلك مسارات حمض الساليسيليك (SA) و brassinosteroid (BR). من المهم بشكل خاص اكتشاف 25 من الحمض النووي الريبي (lncRNAs) التي تم التعبير عنها بشكل كبير مع 10 جينات مستجيبة للحرارة. تم التنبؤ بتسعة وثلاثين lncRNAs كمحاكاة مستهدفة داخلية (eTMs) لـ 35 miRNAs، وتم التحقق من صحة خمسة منها للمشاركة في التسامح الحراري للملفوف الصيني. LncRNA المستجيب للحرارة (TCONS _00048391) هو eTM لـ bra - miR164a، والذي يمكن أن يكون إسفنجة لربط miRNA وقد يكون RNA داخليًا منافسًا (ceRNA) للجين المستهدف NaC1 (Bra030820)، مما يؤثر على التعبير عن bra - miR164a في الملفوف الصيني. وبالتالي، توفر هذه النتائج رؤى جديدة حول وظائف lncRNAs في تحمل الحرارة وتسلط الضوء على مجموعة من lncRNAs المرشحة لمزيد من الدراسات في الملفوف الصيني غير الرئيسي.

Translated Description (French)

Résumé Les longs ARN non codants (lncRNA) médient une régulation épigénétique importante dans divers processus biologiques liés à la réponse au stress chez les plantes. Cependant, l'analyse systématique des ARNlnc exprimés dans Brassica rapa sous stress thermique a été difficile. Dans cette étude, nous avons effectué une analyse à l'échelle du génome des profils d'expression de l'ARNnc dans les feuilles de chou chinois sans en-tête en utilisant le séquençage de l'ARN spécifique du brin. Un total de 4594 ARNlnc putatifs ont été identifiés avec un paysage complet de réseaux d'expression dynamiques d'ARNlnc soumis à un stress thermique. Les réseaux de co-expression des interactions entre les lncRNAs, les mRNAs et les microRNAs exprimés de manière différentielle ont révélé que plusieurs phytohormones étaient associées à la tolérance à la chaleur, y compris les voies de l'acide salicylique (SA) et des brassinostéroïdes (BR). D'une importance particulière est la découverte de 25 lncRNA qui ont été fortement co-exprimés avec 10 gènes sensibles à la chaleur. Trente-neuf lncRNA ont été prédits comme des imitateurs de cible endogène (eTM) pour 35 miRNA, et cinq d'entre eux ont été validés pour être impliqués dans la tolérance à la chaleur du chou chinois. Le lncRNA sensible à la chaleur (TCONS_00048391) est un eTM pour le bra-miR164a, qui pourrait être une éponge pour la liaison au miRNA et peut être un ARN endogène concurrent (ceRNA) pour le gène cible NAC1 (Bra030820), affectant l'expression du bra-miR164a dans le chou chinois. Ainsi, ces résultats fournissent de nouvelles informations sur les fonctions des lncRNA dans la tolérance à la chaleur et mettent en évidence un ensemble de lncRNA candidats pour d'autres études sur le chou chinois sans en-tête.

Translated Description (Spanish)

Resumen Los ARN no codificantes largos (lncRNA) median una importante regulación epigenética en diversos procesos biológicos relacionados con la respuesta al estrés en las plantas. Sin embargo, el análisis sistemático de los lncRNA expresados en Brassica rapa bajo estrés por calor ha sido difícil de alcanzar. En este estudio, realizamos un análisis de todo el genoma de los perfiles de expresión de lncRNA en hojas de col china sin encabezado utilizando la secuenciación de ARN específica de cadena. Se identificaron un total de 4594 supuestos lncRNA con un panorama integral de redes dinámicas de expresión de lncRNA bajo estrés por calor. Las redes de coexpresión de las interacciones entre los ARNnc, ARNm y microARN expresados diferencialmente revelaron que varias fitohormonas estaban asociadas con la tolerancia al calor, incluidas las vías del ácido salicílico (SA) y los brasinoesteroides (BR). De particular importancia es el descubrimiento de 25 ARNnc que se coexpresaron altamente con 10 genes sensibles al calor. Se predijeron treinta y nueve lncRNA como miméticos diana endógenos (eTM) para 35 miARN, y se validó que cinco de ellos estaban involucrados en la tolerancia al calor de la col china. El ARNnc sensible al calor (TCONS_00048391) es una eTM para bra-miR164a, que podría ser una esponja para la unión de miARN y puede ser un ARN endógeno competidor (ceARN) para el gen diana NACL (Bra030820), que afecta la expresión de bra-miR164a en la col china. Por lo tanto, estos hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre las funciones de los lncRNA en la tolerancia al calor y destacan un conjunto de lncRNA candidatos para estudios adicionales en coles chinas sin cabeza.

Files

s41598-019-41428-2.pdf.pdf

Files (5.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:25e40ac2485a3398b01b8e7790967837
5.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف التحليل على مستوى الجينوم للحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر عن الأدوار التنظيمية في تحمل الحرارة للملفوف الصيني (Brassica rapa ssp.chinensis)
Translated title (French)
L'analyse à l'échelle du génome des longs ARN non codants révèle les rôles régulateurs dans la tolérance à la chaleur du chou chinois (Brassica rapa ssp.chinensis)
Translated title (Spanish)
El análisis de todo el genoma de ARN largos no codificantes revela los roles reguladores en la tolerancia al calor de la col china (Brassica rapa ssp.chinensis)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2924161985
DOI
10.1038/s41598-019-41428-2

Is supplement to
https://openalex.org/W4384921982 (Other)
https://openalex.org/W4313129353 (Other)
https://openalex.org/W4287112710 (Other)
https://openalex.org/W4237022323 (Other)
https://openalex.org/W3162111133 (Other)
https://openalex.org/W3110530940 (Other)
https://openalex.org/W2944051466 (Other)
https://openalex.org/W2913268581 (Other)
https://openalex.org/W2912601922 (Other)
https://openalex.org/W2400832891 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W167712461
  • https://openalex.org/W1897368039
  • https://openalex.org/W1905657580
  • https://openalex.org/W1947441265
  • https://openalex.org/W1966327575
  • https://openalex.org/W1971028992
  • https://openalex.org/W1975130438
  • https://openalex.org/W1976300942
  • https://openalex.org/W1984122962
  • https://openalex.org/W1987198662
  • https://openalex.org/W1992512552
  • https://openalex.org/W2007250559
  • https://openalex.org/W2016581759
  • https://openalex.org/W2030864952
  • https://openalex.org/W2032183472
  • https://openalex.org/W2040671220
  • https://openalex.org/W2041061531
  • https://openalex.org/W2046387002
  • https://openalex.org/W2049098933
  • https://openalex.org/W2054948779
  • https://openalex.org/W2057308212
  • https://openalex.org/W2058650017
  • https://openalex.org/W2061548680
  • https://openalex.org/W2067467448
  • https://openalex.org/W2075320162
  • https://openalex.org/W2075496725
  • https://openalex.org/W2087689873
  • https://openalex.org/W2106812975
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2110356447
  • https://openalex.org/W2114498896
  • https://openalex.org/W2115921954
  • https://openalex.org/W2117700548
  • https://openalex.org/W2118458682
  • https://openalex.org/W2121509777
  • https://openalex.org/W2124557701
  • https://openalex.org/W2128034264
  • https://openalex.org/W2128731793
  • https://openalex.org/W2133613866
  • https://openalex.org/W2135532051
  • https://openalex.org/W2135556786
  • https://openalex.org/W2135806224
  • https://openalex.org/W2141458291
  • https://openalex.org/W2141550398
  • https://openalex.org/W2144177541
  • https://openalex.org/W2145931730
  • https://openalex.org/W2152239989
  • https://openalex.org/W2152799036
  • https://openalex.org/W2153866367
  • https://openalex.org/W2155142785
  • https://openalex.org/W2155758352
  • https://openalex.org/W2161159766
  • https://openalex.org/W2162846225
  • https://openalex.org/W2166820820
  • https://openalex.org/W2224020790
  • https://openalex.org/W2252610283
  • https://openalex.org/W2336728889
  • https://openalex.org/W2395308470
  • https://openalex.org/W2479279208
  • https://openalex.org/W2584045654
  • https://openalex.org/W2605233336
  • https://openalex.org/W2750739843
  • https://openalex.org/W2766741519
  • https://openalex.org/W2805895807
  • https://openalex.org/W2806757506
  • https://openalex.org/W2808343566
  • https://openalex.org/W2813459012
  • https://openalex.org/W4294216483
  • https://openalex.org/W45534775