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主要作者与研究机构及发表信息
该研究的主要作者包括Chuping Luo、Bing He和Pibiao Shi，他们来自淮阴工学院生命科学与食品工程学院、江苏省农业科学院卓越创新中心等机构。论文于2022年9月20日发表在《Frontiers in Plant Science》期刊上，文章标题为“Transcriptome Dynamics Uncovers Long Non-Coding RNAs Response to Salinity Stress in Chenopodium Quinoa”。通讯作者为Xi Chen和Yuanda Lv。
学术背景
藜麦（Chenopodium quinoa）是一种具有极强耐盐性的作物，其营养价值高且适应多种逆境条件，如干旱、寒冷和贫瘠土壤。然而，关于藜麦在盐胁迫下长链非编码RNA（lncRNAs）的表达谱及其功能的研究较少。长链非编码RNA是一类长度大于200个核苷酸但无明显蛋白质编码潜力的转录本，它们在植物应对非生物胁迫（如盐胁迫）中发挥重要作用。例如，在棉花中发现的lncRNA973可调节盐胁迫相关基因的表达；拟南芥中的某些lncRNAs可通过调控ABA信号通路增强抗旱性和耐盐性。因此，本研究旨在通过全基因组水平鉴定藜麦根部在盐胁迫下的lncRNAs，并探讨其动态响应机制，为藜麦遗传改良提供理论基础。
研究流程
该研究分为以下几个主要步骤：
样本处理与RNA测序
研究选取了藜麦品种QQ056的幼苗根部作为研究对象，分别在0小时（对照）、0.5小时、2小时和24小时盐胁迫条件下采集样本，每时间点设置三个生物学重复。总RNA提取后使用Illumina NovaSeq 6000平台进行RNA测序（RNA-Seq）。共生成了4.64亿条原始读段，经过质量控制后保留了4.3亿条高质量读段，其中约85.3%成功比对到藜麦参考基因组。
转录本组装与lncRNAs鉴定
使用STAR软件进行剪接感知比对，并基于参考注释的转录本组装算法（RABT）重新组装转录本。最终获得了188,663个基因和234,387个转录本，其中153,751个被鉴定为lncRNAs。这些lncRNAs广泛分布在藜麦的18条染色体上，尤其集中在染色体两端区域。根据其与邻近蛋白编码基因的位置关系，lncRNAs被分为五种类型：正义链型、反义链型、双向型、基因间型和内含子型。
差异表达分析
使用DESeq2软件对不同时间点的转录本进行差异表达分析。结果显示，在盐胁迫条件下，共鉴定出4,460个差异表达的lncRNAs（DE-lncRNAs），其中仅54个在所有时间点均显著差异表达。此外，还鉴定了6,791个差异表达的编码RNA（DE-coding RNAs）。
共表达网络构建与模块分析
基于加权基因共表达网络分析（WGCNA）方法，构建了包含lncRNAs和编码RNA的共表达网络。通过计算模块特征基因与盐胁迫的相关性，筛选出7个显著相关的模块。这些模块包含210个枢纽基因（hub genes），其中包括22个转录因子和70个lncRNAs。
基因本体富集分析
对上述模块中的编码RNA进行基因本体（GO）富集分析，发现这些基因主要参与代谢过程调控、生物调节、应激反应等功能。
主要结果
1. lncRNAs的全基因组鉴定
研究共鉴定了153,751个高置信度的lncRNAs，它们普遍较短，平均外显子数量少于编码RNA。这些lncRNAs广泛分布于藜麦的18条染色体上，尤其是在染色体两端区域密度较高。
盐胁迫下的动态表达模式
在盐胁迫条件下，lncRNAs的表达水平随时间显著变化。在24小时时，差异表达的lncRNAs数量达到峰值（3,102个），且大多数呈现上调趋势。与此相比，编码RNA的表达水平在整个实验过程中相对稳定。
lncRNAs与邻近基因的表达相关性
研究进一步分析了盐胁迫响应的lncRNAs与其最近邻基因之间的表达相关性，发现两者之间存在显著的正相关（r = 0.346，p < 2.2e-16）。这表明lncRNAs可能通过顺式作用调控邻近基因的表达。
共表达网络与模块分析
共表达网络分析揭示了7个与盐胁迫显著相关的模块，这些模块包含多个枢纽基因，其中包括转录因子和lncRNAs。例如，M11模块中的一个锌指转录因子与盐胁迫耐受性密切相关；而M17和M32模块则主要由lncRNAs组成，表明这些lncRNAs可能独立于转录因子发挥作用。
功能预测与验证
GO富集分析显示，这些模块中的基因主要参与代谢过程调控、生物调节和应激反应等功能。此外，通过qRT-PCR验证了15个随机选择的盐胁迫响应lncRNAs，其中11个与RNA-Seq数据高度一致（r = 0.877，p = 0.000392）。
结论与意义
本研究首次系统地分析了藜麦在盐胁迫下的lncRNAs表达谱，揭示了其动态响应机制。研究结果表明，lncRNAs可能通过与转录因子相互作用或独立发挥作用来调控藜麦的耐盐性。这些发现不仅丰富了我们对植物非编码RNA功能的理解，还为藜麦遗传改良提供了重要的候选基因资源。
研究亮点
1. 首次在全基因组水平鉴定并分析了藜麦在盐胁迫下的lncRNAs表达谱。
2. 发现了lncRNAs与邻近基因之间的显著表达相关性，提示其可能的顺式调控作用。
3. 构建了包含lncRNAs和编码RNA的加权共表达网络，揭示了多个与盐胁迫显著相关的模块。
4. 提供了大量盐胁迫响应的lncRNAs数据，为后续功能研究奠定了基础。
其他有价值内容
研究还强调了藜麦作为一种耐盐作物的重要性，特别是在全球气候变化背景下，其种植潜力和营养价值备受关注。此外，研究使用的RNA-Seq和WGCNA分析方法为类似研究提供了技术参考。