Published October 15, 2020
| Version v1
Publication
Open
21-nt phasiRNAs direct target mRNA cleavage in rice male germ cells
Creators
- 1. Tsinghua University
- 2. State Key Laboratory of Plant Genomics
- 3. Institute of Genetics and Developmental Biology
- 4. Chinese Academy of Sciences
- 5. Center for Life Sciences
Description
In grasses, phased small interfering RNAs (phasiRNAs), 21- or 24-nucleotide (nt) in length, are predominantly expressed in anthers and play a role in regulating male fertility. However, their targets and mode of action on the targets remain unknown. Here we profile phasiRNA expression in premeiotic and meiotic spikelets as well as in purified male meiocytes at early prophase I, tetrads and microspores in rice. We show that 21-nt phasiRNAs are most abundant in meiocytes at early prophase I while 24-nt phasiRNAs are more abundant in tetrads and microspores. By performing highly sensitive degradome sequencing, we find that 21-nt phasiRNAs direct target mRNA cleavage in male germ cells, especially in meiocytes at early prophase I. These targets include 435 protein-coding genes and 71 transposons that show an enrichment for carbohydrate biosynthetic and metabolic pathways. Our study provides strong evidence that 21-nt phasiRNAs act in a target-cleavage mode and may facilitate the progression of meiosis by fine-tuning carbohydrate biosynthesis and metabolism in male germ cells.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في الأعشاب، يتم التعبير عن الحمض النووي الريبي المتداخل الصغير المرحلي (phasiRNAs)، بطول 21 أو 24 نوكليوتيد (nt)، في الغالب في المآبر ويلعب دورًا في تنظيم خصوبة الذكور. ومع ذلك، لا تزال أهدافهم وطريقة عملهم على الأهداف غير معروفة. هنا نقوم بتوصيف تعبير phasiRNA في السنيبلات السابقة للانقسام والانقسام الاختزالي وكذلك في الخلايا المتوسطة الذكورية النقية في المرحلة الأولى المبكرة، الرباعيات والأبواغ الدقيقة في الأرز. نظهر أن 21 - nt phasiRNAs هي الأكثر وفرة في الخلايا المتوسطة في المرحلة الأولى المبكرة بينما 24 - nt phasiRNAs هي أكثر وفرة في الرباعيات والأبواغ الدقيقة. من خلال إجراء تسلسل تحلل شديد الحساسية، نجد أن 21 - nt phasiRNAs تستهدف مباشرة انقسام الحمض النووي الريبوزي المرسال في الخلايا الجرثومية الذكرية، وخاصة في الخلايا المتوسطة في المرحلة المبكرة I. وتشمل هذه الأهداف 435 جينًا مشفرًا للبروتين و 71 ترانسبوزونًا تُظهر إثراءً لمسارات التخليق الحيوي والتمثيل الغذائي للكربوهيدرات. تقدم دراستنا دليلًا قويًا على أن الحمض النووي الريبي 21 - nt يعمل في وضع الانشقاق المستهدف وقد يسهل تطور الانقسام الاختزالي عن طريق ضبط التخليق الحيوي للكربوهيدرات والتمثيل الغذائي في الخلايا الجرثومية الذكرية.Translated Description (French)
Dans les graminées, les petits ARN interférents phasés (phasiRNA), d'une longueur de 21 ou 24 nucléotides (nt), sont principalement exprimés dans les anthères et jouent un rôle dans la régulation de la fertilité masculine. Cependant, leurs cibles et leur mode d'action sur les cibles restent inconnus. Nous présentons ici le profil de l'expression du phasiARN dans les spikelets pré-méiotiques et méiotiques ainsi que dans les méiocytes mâles purifiés à la prophase I précoce, aux tétrades et aux microspores dans le riz. Nous montrons que les phasiARN 21-nt sont plus abondants dans les méiocytes à la prophase I précoce tandis que les phasiARN 24-nt sont plus abondants dans les tétrades et les microspores. En effectuant un séquençage de dégradome très sensible, nous constatons que les phasiRNA 21-nt dirigent le clivage de l'ARNm cible dans les cellules germinales mâles, en particulier dans les méiocytes à la prophase précoce I. Ces cibles comprennent 435 gènes codant pour des protéines et 71 transposons qui montrent un enrichissement pour les voies biosynthétiques et métaboliques des glucides. Notre étude fournit des preuves solides que les phasiARN 21-nt agissent dans un mode de clivage de la cible et peuvent faciliter la progression de la méiose en affinant la biosynthèse et le métabolisme des glucides dans les cellules germinales mâles.Translated Description (Spanish)
En las gramíneas, los ARN de interferencia pequeños en fase (phasiRNA), de 21 o 24 nucleótidos (nt) de longitud, se expresan predominantemente en las anteras y desempeñan un papel en la regulación de la fertilidad masculina. Sin embargo, sus objetivos y modo de acción sobre los objetivos siguen siendo desconocidos. Aquí perfilamos la expresión de phasiRNA en espiguillas premeióticas y meióticas, así como en meiocitos masculinos purificados en la profase I temprana, tétradas y microsporas en arroz. Mostramos que los phasiRNA de 21 nt son más abundantes en los meiocitos en la profase I temprana, mientras que los phasiRNA de 24 nt son más abundantes en las tétradas y las microsporas. Al realizar una secuenciación del degradoma altamente sensible, encontramos que los phasiRNA de 21 nt dirigen la escisión del ARNm diana en las células germinales masculinas, especialmente en los meiocitos en la profase I temprana. Estas dianas incluyen 435 genes codificantes de proteínas y 71 transposones que muestran un enriquecimiento de las vías biosintéticas y metabólicas de los carbohidratos. Nuestro estudio proporciona una fuerte evidencia de que los phasiRNAs de 21 nt actúan en un modo de escisión diana y pueden facilitar la progresión de la meiosis mediante el ajuste fino de la biosíntesis de carbohidratos y el metabolismo en las células germinales masculinas.Files
s41467-020-19034-y.pdf.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5c9ffa6ca2e528c429d6efe9e8a0b6ad
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- 21 - nt phasiRNAs هدف مباشر لانقسام الحمض النووي الريبوزي المرسال في الخلايا الجرثومية الذكرية للأرز
- Translated title (French)
- 21-nt phasiRNAs direct target mRNA cleavage in rice male germ cells
- Translated title (Spanish)
- Los phasiRNA de 21 nt dirigen la escisión del ARNm diana en células germinales masculinas de arroz
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3092803499
- DOI
- 10.1038/s41467-020-19034-y
References
- https://openalex.org/W1577660912
- https://openalex.org/W1823358129
- https://openalex.org/W1839389162
- https://openalex.org/W1879776826
- https://openalex.org/W1967436682
- https://openalex.org/W1982660543
- https://openalex.org/W1983741089
- https://openalex.org/W2001191731
- https://openalex.org/W2019462717
- https://openalex.org/W2034394760
- https://openalex.org/W2035340311
- https://openalex.org/W2042325491
- https://openalex.org/W2056546931
- https://openalex.org/W2067920743
- https://openalex.org/W2068767807
- https://openalex.org/W2087351678
- https://openalex.org/W2088044011
- https://openalex.org/W2096955838
- https://openalex.org/W2099762379
- https://openalex.org/W2102554182
- https://openalex.org/W2102694589
- https://openalex.org/W2112167962
- https://openalex.org/W2119663816
- https://openalex.org/W2128586160
- https://openalex.org/W2130116522
- https://openalex.org/W2131271579
- https://openalex.org/W2133613866
- https://openalex.org/W2139582953
- https://openalex.org/W2141458291
- https://openalex.org/W2144704816
- https://openalex.org/W2150183438
- https://openalex.org/W2157953344
- https://openalex.org/W2159209696
- https://openalex.org/W2159225362
- https://openalex.org/W2159321216
- https://openalex.org/W2161159960
- https://openalex.org/W2171116394
- https://openalex.org/W2232056105
- https://openalex.org/W2263131847
- https://openalex.org/W2293300478
- https://openalex.org/W2346101392
- https://openalex.org/W2406921146
- https://openalex.org/W2409262378
- https://openalex.org/W2528528024
- https://openalex.org/W2559640639
- https://openalex.org/W2562065585
- https://openalex.org/W2766213075
- https://openalex.org/W2772375686
- https://openalex.org/W2801778169
- https://openalex.org/W2878112464
- https://openalex.org/W2903232440
- https://openalex.org/W2905091696
- https://openalex.org/W2921275324
- https://openalex.org/W2949076534
- https://openalex.org/W3033211087
- https://openalex.org/W3036626380
- https://openalex.org/W3046342182