長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）是一類(lèi)廣泛存在、長(zhǎng)度大于200個(gè)堿基的非編碼調(diào)控分子，深度參與植物生長(zhǎng)發(fā)育、逆境脅迫與次生代謝等諸多生命過(guò)程，是當(dāng)前生物學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。為促進(jìn)植物與煙草長(zhǎng)鏈非編碼RNA研究，國(guó)家煙草基因研究中心開(kāi)發(fā)了植物全基因組長(zhǎng)鏈非編碼RNA鑒定分析流程和PLncDB數(shù)據(jù)庫(kù)（Nucleic Acids Research, 2021,49 (D1), D1489-D1495）。以此為基礎(chǔ)，基因中心進(jìn)一步解析lncRNA在植物中的潛在功能和分子機(jī)制并取得系列進(jìn)展，兩篇研究論文近期在國(guó)際植物學(xué)期刊《Frontiers in Plant Science》（影響因子IF=6.627）在線(xiàn)發(fā)表。

1、煙草抗蟲(chóng)相關(guān)lncRNA的鑒定和解析

為了揭示lncRNA在植食性昆蟲(chóng)抗性中的作用，基因中心與德國(guó)馬普生態(tài)化學(xué)研究所以煙草與煙草天蛾為模型，鑒定到大量受植食性昆蟲(chóng)誘導(dǎo)的lncRNAs。其中2個(gè)lncRNA（JAL1和JAL3）沉默后可顯著降低JAs的積累、JA介導(dǎo)的抗蟲(chóng)防御物和煙草對(duì)植食性昆蟲(chóng)的抗性，表明lncRNA在調(diào)節(jié)JA介導(dǎo)的植物防御中發(fā)揮著重要作用（Plant, Cell & Environment, 2021, 44 (3), 982-994）。

由于缺乏編碼性開(kāi)放閱讀框，lncRNA通常被認(rèn)為不能編碼蛋白質(zhì)。但是，隨著質(zhì)譜、RNA測(cè)序和核糖體分析等技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，lncRNA中的短開(kāi)放閱讀框被證實(shí)具有編碼蛋白質(zhì)的潛力。LncRNA編碼的小肽在生物體內(nèi)發(fā)揮著重要作用，例如參與胚胎發(fā)育、肌細(xì)胞發(fā)生和腫瘤發(fā)生發(fā)展等過(guò)程。其中，在腫瘤中異常表達(dá)的LncRNA編碼的小肽，有望成為腫瘤治療的藥物靶標(biāo)和生物標(biāo)志物，表現(xiàn)出巨大應(yīng)用前景。但是植物中的LncRNA是否能夠編碼功能小肽，還鮮有報(bào)道。

基因中心基于前期發(fā)現(xiàn)的抗蟲(chóng)相關(guān)lncRNAs，探索這些LncRNA是否通過(guò)編碼小肽來(lái)行使其功能。利用多肽組，基因中心在植食性昆蟲(chóng)處理煙草樣品中鑒定到2574個(gè)小肽，這是目前植物中鑒定到最大數(shù)量的小肽。其中302個(gè)小肽來(lái)自于抗蟲(chóng)相關(guān)的lncRNAs，進(jìn)一步利用起始密碼子分析、3D蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、亞細(xì)胞定位和western blot等多種方法驗(yàn)證了其中10個(gè)小肽的真實(shí)性。研究結(jié)果揭示了煙草抗蟲(chóng)相關(guān)的lncRNAs可能通過(guò)編碼小肽的形式行使其功能，為lncRNA的功能解析提供了一種新的作用機(jī)制。相關(guān)研究論文“Analysis of Herbivore-Responsive Long Noncoding RNAs Reveals a Subset of Small Peptide-Coding Transcripts in Nicotiana tabacum”，近期在國(guó)際植物學(xué)期刊《Frontiers in Plant Science》在線(xiàn)發(fā)表。該研究是在中國(guó)煙草總公司煙草基因組計(jì)劃重大專(zhuān)項(xiàng)和鄭州院-湖南中煙聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的資助和推動(dòng)下完成的。湖南中煙技術(shù)中心、貴州省煙草科學(xué)研究院等單位參與了該研究。

生物信息學(xué)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證lncRNA編碼小肽的準(zhǔn)確性

2、熱脅迫相關(guān)LncRNA的鑒定和解析

天然反義轉(zhuǎn)錄物（NAT）是一類(lèi)重要的lncRNA，被證明可以調(diào)節(jié)基因表達(dá)。為了揭示lncRNA，尤其是NAT，在熱脅迫中的功能及其作用機(jī)制，基因中心和新加坡國(guó)立大學(xué)淡馬錫生命科學(xué)研究院，利用鏈特異性測(cè)序，發(fā)現(xiàn)lncRNA在植物生殖組織和營(yíng)養(yǎng)組織中的表達(dá)模式有著明顯差異，熱脅迫下在生殖組織中的響應(yīng)更為迅速和短暫。在鑒定到的36317對(duì)NATs中，5536對(duì)NATs在熱脅迫下特異性表達(dá)。進(jìn)一步分析NAT的表觀組數(shù)據(jù)（甲基化和組蛋白），發(fā)現(xiàn)熱響應(yīng)的NAT區(qū)域通常含有較高水平的H3K4me3和較低水平的H3K27me2/3。另外，小RNA在NAT的重疊區(qū)域顯著富集，說(shuō)明這些熱響應(yīng)的NATs可能是作為nat-siRNAs潛在前體來(lái)行使其功能。研究結(jié)果表明，表觀遺傳修飾和小RNA在調(diào)節(jié)植物熱響應(yīng)NAT中發(fā)揮著重要作用，相關(guān)研究論文近期在國(guó)際植物學(xué)期刊《Frontiers in Plant Science》在線(xiàn)發(fā)表。該研究是在中國(guó)煙草總公司煙草基因組計(jì)劃重大專(zhuān)項(xiàng)和新加坡政府研究基金的資助和推動(dòng)下完成的。

NAT區(qū)域甲基化富集信息