Transcriptome and miRNAome analysis reveals components regulating tissue differentiation of bamboo shoots

毛竹 转录组 生物 玉米素 开枪 赤霉素 竹子 小RNA 分生组织 植物 基因 基因表达 分子生物学 遗传学 生长素 发芽 细胞分裂素
作者
Ying Li,Deqiang Zhang,Shuqin Zhang,Yongfeng Lou,Xinmin An,Zehui Jiang,Zhimin Gao
出处
期刊:Plant Physiology [Oxford University Press]
卷期号:188 (4): 2182-2198 被引量:3
标识
DOI:10.1093/plphys/kiac018
摘要

Primary thickening determines bamboo yield and wood property. However, little is known about the regulatory networks involved in this process. This study identified a total of 58,652 genes and 150 miRNAs via transcriptome and small RNA sequencing using the underground thickening shoot samples of wild-type (WT) Moso bamboo (Phyllostachys edulis) and a thick wall (TW) variant (P. edulis "Pachyloen") at five developmental stages (WTS1/TWS1-WTS5/TWS5). A total of 14,029 (65.17%) differentially expressed genes and 68 (45.33%) differentially expressed miRNAs were identified from the WT, TW, and WTTW groups. The first two groups were composed of four pairwise combinations, each between two successive stages (WTS2/TWS2_versus_WTS1/TWS1, WTS3/TWS3_versus_WTS2/TWS2, WTS4/TWS4_versus_WTS3/TWS3, and WTS5/TWS5_versus_WTS4/TWS4), and the WTTW group was composed of five combinations, each between two relative stages (TWS1-5_versus_WTS1-5). Additionally, among the phytohormones, zeatin showed more remarkable changes in concentrations than indole-3-acetic acid, gibberellic acid, and abscisic acid throughout the five stages in the WT and the TW groups. Moreover, 125 cleavage sites were identified for 387 miRNA-mRNA pairs via degradome sequencing (P < 0.05). The dual-luciferase reporter assay confirmed that 13 miRNAs bound to 12 targets. Fluorescence in situ hybridization localized miR166 and miR160 in the shoot apical meristem and the procambium of Moso bamboo shoots at the S1 stage. Thus, primary thickening is a complex process regulated by miRNA-gene-phytohormone networks, and the miRNAome and transcriptome dynamics regulate phenotypic plasticity. These findings provide insights into the molecular mechanisms underlying wood formation and properties and propose targets for bamboo breeding.
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