غربالگری محاسباتی میکروRNAها و اهداف آنها در زعفران (Crocus sativus L.) از طریق معدن‌کاوی ترنسکریپتوم

زعفران (Crocus sativus L.) گران‌ترین ادویه در جهان و منبع عمده آپوکارتنوئیدها است. اگرچه miRNAها (RNA‌های کوچک غیر کد کننده ۲۰–۲۴ نوکلئوتیدی) تنظیم‌کننده‌های مهم بیان ژن در سطوح رونویسی و پسارونویسی هستند، نقش آن‌ها در زعفران به طور کامل بررسی نشده است. بنابراین، یک جریان کاری برای شناسایی محاسباتی miRNAها و هدف‌های آن‌ها می‌تواند برای کشف شبکه‌های تنظیمی که فرآیندهای زیستی را در این گیاه ارزشمند تحت تأثیر قرار می‌دهند، مفید باشد.

کارایی چندین ابزار مونتاژ از جمله Trans-ABySS، Trinity، Bridger، rnaSPAdes و EvidentialGene بر اساس معیارهای مبتنی بر مرجع و بدون مرجع با استفاده از داده‌های ترنسکریپتوم ارزیابی شد. یک جریان کاری قابل اعتماد برای شناسایی محاسباتی miRNAها و هدف‌های آن‌ها در زعفران توصیف شد.مشخص شد که EvidentialGene کارآمدترین نرم‌افزار برای ساخت ترانسکریپتوم de novo زعفران به عنوان یک مدل سه‌گانه پیچیده است، و پس از آن Trinity قرار دارد. در مجموع، ۶۶ میکروRNA از ۱۹ خانواده مختلف که ۲۸۸۰ ژن را هدف قرار می‌دهند، از جمله چندین فاکتور رونویسی که در انتقال به گل‌دهی نقش دارند، شناسایی شدند. سه مورد از اهداف شناسایی‌شده در سنتز اسکلت ترپنوئیدها نقش داشتند.

ژن‌های CsCCD و CsUGT که در مسیر بیوسنتز آپوکاروتنوئیدها دخیل هستند، توسط csa-miR156g و csa-miR156b-3p هدف‌گذاری شدند که یک دینامیک منحصربه‌فرد در تنظیم پسارونویسی زعفران را نشان می‌دهد. میکروRNAهای شناسایی‌شده و اهداف آن‌ها به درک ما از نقش‌های بیولوژیکی متعدد میکروRNAها در زعفران کمک کرده و نور جدیدی بر کنترل مسیر بیوسنتز آپوکاروتنوئیدها در این گیاه ارزشمند می‌تابانند.

Saffron (Crocus sativus L.) is the most expensive spice in the world and a major source of apocarotenoids. Even though miRNAs (20–24 nt non-coding small RNAs) are important regulators of gene expression at transcriptional and post-transcriptional levels, their role in saffron has not been thoroughly investigated.

As a result, a workflow for computational identification of miRNAs and their targets can be useful to uncover the regulatory networks underlying biological processes in this valuable plant. The efficiency of several assembly tools such as Trans-ABySS, Trinity, Bridger, rnaSPAdes, and EvidentialGene was evaluated based on both reference-based and reference-free metrics using transcriptome data. A reliable workflow for computational identification of miRNAs and their targets in saffron was described. The EvidentialGene was found to be the most efficient de novo transcriptome assembler for saffron as a complex triploid model, followed by the Trinity. In total, 66 miRNAs from 19 different families that target 2880 genes, including several transcription factors involved in the flowering transition, were identified. Three of the identified targets were involved in the terpenoids backbone biosynthesis.

CsCCD and CsUGT genes involved in the apocarotenoids biosynthetic pathway were targeted by csa-miR156g and csa-miR156b-3p, revealing a unique post-transcriptional regulation dynamic in saffron. The identified miRNAs and their targets add to our understanding of the many biological roles of miRNAs in saffron and shed new light on the control of the apocarotenoid biosynthetic pathway in this valuable plant.