王 玥，程大友，代翠紅，崔 杰，羅成飛

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院)

0 前言

大量的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析表明，真核生物基因組中高達90%被轉(zhuǎn)錄[1]，而只有1-2%的基因組編碼蛋白質(zhì)[2]。這說明大部分真核生物基因組產(chǎn)生的大部分RNA分子沒有蛋白質(zhì)編碼潛力。這些RNA統(tǒng)稱為非編碼RNA(ncRNA)。根據(jù)轉(zhuǎn)錄本的大小，NcRNA可以分為兩類。具有超過200個核苷酸的NcRNA被認(rèn)為是長的ncRNA(lncRNA)，而短的ncRNA少于200個核苷酸。短的ncRNA包括microRNA(miRNA)，小干擾RNA(siRNA)和Piwi-interacting RNAs(piRNA)[3]。短ncRNA在真核生物中轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中作用的機制已經(jīng)研究的比較透徹[4]，而lncRNAs調(diào)控基因的分子機制尚不清楚。大多數(shù)已表征的lncRNA參與基因表達調(diào)控。這些lncRNA的一個普遍的調(diào)控機制是它們通過與調(diào)控蛋白復(fù)合物的相互作用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性[5-7]。lncRNA位于細胞核內(nèi)或胞漿中，與mRNA的結(jié)構(gòu)相似，具有5’帽子、3’poly A尾及選擇性剪接位點等特點[8]。根據(jù)基因組起源及其相對于附近蛋白質(zhì)編碼基因的位置，lncRNA可分為五組：(1)長義非編碼RNA，(2)來自內(nèi)含子的天然反義轉(zhuǎn)錄物(NAT)，(3)長基因間非編碼ncRNAs(lincRNAs)，(4)內(nèi)含子ncRNAs(incRNAs)和(5)雙向長ncRNA[9]。

大多數(shù)lncRNAs是由RNAPII產(chǎn)生的，而先前在擬南芥中的研究發(fā)現(xiàn)了一些由RNAPIII轉(zhuǎn)錄的lncRNAs，它們是由特定的應(yīng)激如缺氧引起的[10]。大多數(shù)lncRNA在植物中是多聚腺苷酸化的[poly(A)+]，然而，也有一些非聚腺苷酸化的[poly(A)- ] lncRNAs[11]。在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個poly(A)- lncRNAs被特定的非生物脅迫誘導(dǎo)[12]。lncRNA功能的分析表明，它們參與轉(zhuǎn)錄后一系列復(fù)雜的機制，如基因表達的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。他們可以在順式或反式互補的序列或同源RNA或DNA，通過結(jié)構(gòu)和/或分子框架和支架，形成大分子復(fù)合物的組裝[13]。到目前為止，雖然lncRNAs在近年來受到更多的關(guān)注，但只有少數(shù)已在植物中充分研究。靶擬態(tài)是最近發(fā)現(xiàn)的一種microRNA(miRNAs)功能的調(diào)節(jié)機制，在植物中首次被發(fā)現(xiàn)。作為一種內(nèi)源性的lncRNA，由磷酸鹽饑餓引起的(IPS1)與miRNAs相互作用，通常在轉(zhuǎn)錄后通過植物的分裂來調(diào)節(jié)其mRNA目標(biāo)的豐度，并作為miRNA靶標(biāo)模擬物。IPS1與miR399結(jié)合，配對三核苷酸突起，并破壞miR399介導(dǎo)的靶向PHO2基因的分裂[14]。還通過生物信息學(xué)方法預(yù)測了許多內(nèi)源性的miRNA靶標(biāo)模擬物[15]。miR160和miR166的一些靶標(biāo)模擬物已被實驗證實其在調(diào)控植物發(fā)育中的作用[16,17]。

為了檢測和發(fā)現(xiàn)新的lncRNA，已經(jīng)采用了許多策略，包括計算和實驗篩選[18]。最近的全基因組轉(zhuǎn)錄組分析方法，如微陣列和全長cDNA文庫的下一代測序，在模式生物體中發(fā)現(xiàn)了比以前認(rèn)為的更多的非編碼轉(zhuǎn)錄本。迄今為止，通過分析RNA測序(RNA-seq)數(shù)據(jù)，已經(jīng)在許多物種中鑒定了數(shù)千種lncRNA。例如，在非編碼數(shù)據(jù)庫(Gree NC數(shù)據(jù)庫)中，有超過120,000個lncRNA被鑒定，注釋了37個植物物種和6個藻類[19]。在擬南芥中，從200個轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)了大約6500個lncRNA，其具有器官特異性或應(yīng)激誘導(dǎo)表達模式[20]。王等人[21]共發(fā)現(xiàn)37,238個lncNAT，其中有70%的注釋mRNA。在水稻中，通過進行整個轉(zhuǎn)錄組鏈特異性RNA測序(ssRNA-seq)，驗證了涉及生殖過程的2 224個lncRNA[16]。類似地，通過利用30個不同實驗的EST和RNA-seq數(shù)據(jù)集，在玉米中發(fā)現(xiàn)了1 704個高可信度的lncRNA[22]。本文將主要從lncRNA在植物中對生物和非生物脅迫的作用進行總結(jié)，并簡要介紹近些年來建立的與lncRNA相關(guān)的數(shù)據(jù)庫。

2 lncRNA在植物對生物和非生物脅迫反應(yīng)中的作用

近年來，在各種植物中發(fā)現(xiàn)了許多與脅迫反應(yīng)相關(guān)的lncRNA。在擬南芥中，lincRNA在響應(yīng)干旱，寒冷，鹽和/或脫落酸時差異表達[20]。在玉米中鑒定了包括基因內(nèi)，基因間，反義和與基因間和基因內(nèi)序列重疊的各種干旱響應(yīng)性lncRNA[23]。此外，許多由內(nèi)含子，基因間，正義和反義lncRNAs組成的lncRNA在模式豆科植物蒺藜苜蓿中被調(diào)控以響應(yīng)滲透和鹽脅迫[24]。在擬南芥中發(fā)現(xiàn)的包含poly(A)+和poly(A)-的幾種lncRNA[12]在小麥中對非生物脅迫如干旱，鹽度，寒冷和高溫以及對生物脅迫條銹病病原體均有響應(yīng)[25]。這些研究表明，雖然lncRNA的功能，分子機制和相互作用大部分是未知的，但是所有不同類型的lncRNA都參與對一系列脅迫的防御反應(yīng)，并且可能具有不同的功能。揭開各種與脅迫反應(yīng)相關(guān)的lncRNAs的功能可能提供有力的工具來增強植物對脅迫反應(yīng)的耐受性并產(chǎn)生抗逆性植物。

2.1 lncRNA在生物脅迫反應(yīng)中的作用

植物對病原體攻擊的反應(yīng)是復(fù)雜的，并且已經(jīng)發(fā)展出一套防御機制，以有效的抑制疾病，從而將其所造成的損害降至最低。植物對病原體攻擊的反應(yīng)依賴于細胞水平上的病原體識別，然后在分子水平觸發(fā)復(fù)雜的防御信號網(wǎng)絡(luò)以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)錄[26]。最近的研究表明，作為植物防御機制的一部分，lncRNAs對植物病原體的反應(yīng)至關(guān)重要。

2.1.1 lncRNAs和致病真菌

近年來普遍使用鏈特異性RNA測序方法來研究lncRNA在真菌疾病抗性中的作用。在最近的一項研究中，預(yù)測了13個lncRNA參與抗甘藍型油菜菌核病菌感染[27]。在白粉病感染小麥分離株的研究中揭示了許多差異表達的lncRNA。有趣的是，在響應(yīng)于病原體的敏感品種和抗性品種中鑒定了相同的lncRNA表達模式。例如，TapmlnRNA19，TapmlnRNA30，TalnRNA5和TalnRNA9上調(diào)，而TalnRNA21下調(diào)。另外，lncRNA以組織特異性方式表達。TapmlnRNA30只在種子中上調(diào)，而TalnRNA5則在所有組織中表達，包括葉片、根、種子、芒和幼穗，其種子的含量高于其他組織。TalnRNA9僅在葉片、根和種子中有顯著的表達[28]。在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了一些與鐮刀菌枯萎病相關(guān)的lncRNA和LncNATs[29]。使用敲除或敲低擬南芥進行功能分析確定了lincRNA在疾病防御中的作用。在RNAi和T-DNA插入系中l(wèi)incRNAs TAR(轉(zhuǎn)錄活性區(qū))-191，-197和-212的誘導(dǎo)被消除。 同樣地，TAR-224的表達在其RNAi植物中嚴(yán)重減少，并且TAR-191，-197，-212和-224的所有敲除突變體表現(xiàn)出顯著增強的疾病癥狀[29]。在棉花的研究中第一次表征了涉及植物對黃萎病感染反應(yīng)的lncRNA表達情況的特征。沉默lncRNA后，棉花對大麗輪枝菌和B. cinerea的抗性增強[30]。盡管大部分lncRNA的調(diào)控機制仍然是未知的，但是通過這些研究我們可以發(fā)現(xiàn)lncRNA的確參與了植物的基礎(chǔ)防御。

2.1.2 lncRNAs和病毒感染

最近的一項研究證實了lncRNAs可以參與植物防御病毒感染[31]。使用鏈特異性配對末端RNA測序分析lncRNA表明，在TYLCV抗性番茄品系CLN2777A中，包含lincRNA和lncNATs的幾種lncRNA響應(yīng)于番茄黃色卷曲病毒(TYLCV)而被差異調(diào)節(jié)[31]。幾種lincRNAs如slylnc0048，slylnc0049，slylnc0483，slylnc0531和slyinc0934的表達增加，而在TYLCV接種后CLN2777A番茄品系中大量lincRNAs，例如slylnc0475，slylnc0476，slylnc0673和slylnc1052下調(diào)。他們的研究結(jié)果表明，lincRNA參與防御病毒感染。lincRNAs是否賦予對病毒病原體的抗性還需要通過比較抗病毒和易感番茄品系之間的lincRNA表達來研究。

有趣的是，lincRNA和miRNA的表達呈負相關(guān)，而lincRNA和相應(yīng)的miRNA靶基因的表達在TYLCV感染的番茄中呈正相關(guān)。使用病毒誘導(dǎo)基因沉默(VIGS)技術(shù)的功能分析驗證了lncRNA在控制感染TYLCV病毒的番茄葉片的miRNA表達和防御信號傳導(dǎo)中的作用。作為miR166的推定靶標(biāo)的slylnc0195的表達在slylnc0195-VIGS植物中嚴(yán)重減少并且病毒在VIGS植物中高度積累。這些結(jié)果表明lncRNA通過在轉(zhuǎn)錄水平上的miRNA靶向模擬物正向調(diào)節(jié)miRNA靶蛋白編碼基因的表達?？傊?，盡管與lncRNA介導(dǎo)的基因表達相關(guān)的機制尚未確定，但這些結(jié)果表明了lncRNA在防御信號傳導(dǎo)途徑中的復(fù)雜性質(zhì)，并且表明它們在調(diào)節(jié)防御反應(yīng)基因中的關(guān)鍵功能。

2.2 lncRNAs在非生物脅迫反應(yīng)中的作用

在自然界中，植物暴露于各種非生物脅迫因素，如鹽，干旱，寒冷和炎熱，限制植物生長和生產(chǎn)力。為了在這種不利情況下適應(yīng)和生存，植物利用多種基因調(diào)控機制來恢復(fù)和重建細胞穩(wěn)態(tài)。最近，與蛋白質(zhì)編碼基因和miRNA一起，許多l(xiāng)ncRNA已經(jīng)被證實與植物對非生物脅迫的反應(yīng)相關(guān)聯(lián)。

2.2.1 lncRNA與鹽和滲透脅迫

在早期的研究中，lncRNAs(265-1879nt)被鑒定為在擬南芥生態(tài)型Columbia(Col-0)中響應(yīng)鹽脅迫，并且在根和葉中差異性和特異性表達[32]。功能分析證明，過表達npc536的轉(zhuǎn)基因品系具有耐鹽性，npc536對鹽脅迫有響應(yīng)并能增加初級和次級根生長。此外，反義Npc536的誘導(dǎo)獨立于其相應(yīng)的正義轉(zhuǎn)錄物AT1G67930基因，其編碼高爾基體轉(zhuǎn)運復(fù)合物相關(guān)蛋白。這個結(jié)果表明lncRNAs響應(yīng)鹽脅迫而且可以調(diào)節(jié)根生長[32]。然而，lncRNAs是否通過激素信號傳導(dǎo)來控制根或芽的生長是一個至關(guān)重要的問題，還需要實驗來闡明。此外，它們與其他植物生長調(diào)節(jié)劑的相互作用，特別是對于非生物脅迫耐受性至關(guān)重要的ABA信號傳導(dǎo)仍有待研究。

最近，使用全基因組高通量測序分析lncRNA對蒺藜苜蓿中的滲透和鹽脅迫的響應(yīng)[24]。值得注意的是，響應(yīng)于鹽度差異表達的lncRNA的數(shù)量在根中比在葉中高，而在響應(yīng)滲透脅迫時在葉中顯示倍數(shù)變化的lncRNA的數(shù)量遠大于根中的lncRNA的數(shù)量。此外，一些lncRNAs在葉和根中差異表達以響應(yīng)滲透壓和鹽脅迫。這些lncRNA表現(xiàn)出一定程度的組織特異性，這與先前鑒定組織特異性lncRNAs的研究一致[9,23,28]。在棉花的研究中，使用RNA測序，鑒定出1117種獨特的lncRNAs，并鑒定出44種在鹽脅迫下差異表達的基因間lncRNAs(lincRNA)，分析了順式作用靶標(biāo)的基因本體富集，發(fā)現(xiàn)順式作用靶蛋白編碼基因主要在應(yīng)激相關(guān)類別中富集，發(fā)現(xiàn)lnc_388可能是Gh_A09G1182的調(diào)節(jié)者。并且lnc_883可能通過調(diào)節(jié)Gh_D03G0339 MS_channel的表達來參與調(diào)節(jié)對鹽脅迫的耐受性[33]。這些發(fā)現(xiàn)表明，lncRNA在不同的調(diào)控過程和防御相關(guān)信號通路的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。然而，還需要揭示與響應(yīng)于不同脅迫的lncRNA的組織特異性調(diào)節(jié)相關(guān)的機制。

2.2.2 lncRNA與干旱、寒冷和熱脅迫

在粟、玉米和毛果楊中發(fā)現(xiàn)了干旱誘導(dǎo)的幾種lncRNAs[23,34,35]。使用深度測序分析lncRNA表達，說明各種lncRNAs(包括lincRNA和lncNATs)在粟(Setaria italica)中通過干旱脅迫差異表達。有趣的是，兩個干旱敏感的lncNATs和它們的正義轉(zhuǎn)錄物Si003758m(一種干旱誘導(dǎo)基因)和Si038715m(一種防御反應(yīng)基因)一致地差異表達[35]。在木薯中對冷和/或干旱反應(yīng)的lncRNAs進行全基因組識別和功能預(yù)測，確定了對冷和/或干旱脅迫反應(yīng)的318種lncRNA，發(fā)現(xiàn)42個lncNAT和有義基因?qū)梢援a(chǎn)生nat-siRNAs，跨調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)分析表明，許多l(xiāng)ncRNA與激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，次生代謝物生物合成和蔗糖代謝途徑相關(guān)[36]。這些發(fā)現(xiàn)表明，lncNAT參與與非生物相關(guān)的防御相關(guān)過程，并且在抗脅迫的基礎(chǔ)防御中發(fā)揮關(guān)鍵作用。lncNAT介導(dǎo)的防御反應(yīng)是否影響植物抗性仍有待闡明。

在熱脅迫下，擬南芥中l(wèi)nc-173未被誘導(dǎo)，而其靶基因蔗糖合成酶4對高溫有響應(yīng)[12]。在小麥中在白粉病感染和熱脅迫過程中鑒定了125個假定的lncRNA[28]，其中四個是miRNA前體(TalnRNA5，TalnRNA8，TalnRNA19和TahlnRNA27)。其中，TalnRNA27和TalnRNA5在熱脅迫下上調(diào)。有研究確定了擬南芥中熱脅迫下差異表達的245個poly(A)+和58個poly(A)- lncRNAs[12]。此外，通過qRT-PCR驗證了15個熱響應(yīng)性lncRNA。在白菜中熱脅迫下，鑒定了34個特異表達的lncRNAs，192個靶基因受lncRNAs調(diào)控，其中大多數(shù)屬于熱響應(yīng)基因[37]。另外，在小黑楊中，PsiLncRNA00268512的表達水平對熱脅迫響應(yīng)是動態(tài)的[38]。盡管一些關(guān)于lncRNA在植物中的作用的研究已經(jīng)進行，但仍缺乏lncRNA對熱脅迫反應(yīng)的全面分析。

2.3 lncRNAs和TFs的相互作用

全基因組關(guān)聯(lián)研究已經(jīng)確定TFs是調(diào)節(jié)基因表達的復(fù)雜基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。轉(zhuǎn)錄因子不僅是細胞命運的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，而且它們還能影響脅迫作用下的靶基因表達[39]。最近的研究已經(jīng)證實TFs不僅調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)編碼基因的表達，而且還響應(yīng)于生物和非生物脅迫而正向或負向調(diào)節(jié)lncRNA的表達[12,29]。啟動子分析顯示At1g47395，At1g47400和lincRNA TAR-83含有相同的水楊酸響應(yīng)性TCA元件，用于響應(yīng)真菌感染[29]。因此，真菌誘導(dǎo)的lincRNA TAR可能是防御反應(yīng)性TFs的直接靶點。

此外，lncRNAs通過lncRNA介導(dǎo)的miRNAs來調(diào)節(jié)TFs的表達[31]。在番茄中，上調(diào)的slylnc0195通過抑制miR166介導(dǎo)的TF基因的表達而誘導(dǎo)III類HD-ZIP TFs中的基因?qū)YLCV的響應(yīng)的表達[31]。這些轉(zhuǎn)錄因子在根系發(fā)育和植物防御中對非生物脅迫如鹽度和干旱發(fā)揮著重要作用[40]。因此，脅迫反應(yīng)的lncRNAs可能間接調(diào)節(jié)防御相關(guān)TFs的表達。

這些結(jié)果證實lncRNA，miRNA，蛋白質(zhì)編碼基因和TFs之間存在復(fù)雜的相互作用。lncRNAs含有潛在的TF結(jié)合位點，TFs可能在lncRNA和蛋白質(zhì)編碼基因啟動子中使用不同的TF結(jié)合位點[41]。lncRNA啟動子中的TF和TF結(jié)合位點之間的相互作用以及雙向調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)可以響應(yīng)于環(huán)境脅迫而發(fā)生。因此，lncRNA可能與TFs相互作用以促進靶基因表達[42]。然而，植物中l(wèi)ncRNAs和TFs之間的相互作用機制仍不清楚，因此lncRNA-TF介導(dǎo)的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)對生物和非生物脅迫的響應(yīng)以及它們與其他TFs的串?dāng)_仍有待研究。

2.4 LncRNA和小RNA途徑

在植物中，雙鏈RNA可被加工成21-24nt的小RNAs(smRNAs)，可能啟動轉(zhuǎn)錄后基因沉默(PTGS)或轉(zhuǎn)錄基因沉默(TGS)[43]。鑒于這些過程的重要性，lncRNAs被認(rèn)為是重要的調(diào)控者。

一些lncRNA或mRNA可以與天然反義轉(zhuǎn)錄物形成雙鏈RNA雙鏈體以產(chǎn)生smRNA并執(zhí)行它們的非編碼功能。NAT衍生的smRNA被稱為NAT-siRNAs[44]。一個深入研究的例子是病原體誘導(dǎo)的內(nèi)源性NAT-siRNA[45]。用細菌病原體丁香假單胞菌感染擬南芥植株攜帶效應(yīng)子avrRpt2，特異地誘導(dǎo)由NAT對的互補區(qū)產(chǎn)生的內(nèi)源性siRNA，其由來自Rab2樣小GTP結(jié)合蛋白基因和五角肽重復(fù)蛋白樣基因的轉(zhuǎn)錄物組成。這種NAT-siRNA通過抑制PPRL(RPS2抗性途徑的推定負調(diào)節(jié)劑)的表達來促成RPS2介導(dǎo)的物種特異性疾病抗性。

lncRNA可以充當(dāng)植物中的miRNA和siRNA前體[23,28]。作為miRNA前體的TalnRNA5，TapmlnRNA8和TapmlnRNA19以及作為siRNA前體的幾種lncRNA在感染和抗性小麥基因型的PM感染后上調(diào)。事實上，TalnRNA5和TapmlnRNA19 lncRNA及其相應(yīng)的miRNA(miR2004)以及TapmlnRNA11及其相應(yīng)的siRNA在響應(yīng)PM感染時被共誘導(dǎo)[28]。這些發(fā)現(xiàn)表明，lncRNA可能導(dǎo)致植物中mi-RNA和si-RNA的產(chǎn)生，以調(diào)節(jié)對環(huán)境刺激的防御反應(yīng)。

另一方面，一些lincRNA被鑒定為推定的靶標(biāo)并靶向已知毛果楊miRNA的模擬物。ptc-miR482a.1通過降解調(diào)節(jié)四種lincRNA(lincRNA1078，lincRNA1203，lincRNA2213和lincRNA2252)和許多防御轉(zhuǎn)錄物。此外，作為ptc-miR482a.1的靶模擬物的lincRNA1128，lincRNA1828和lincRNA2623抑制其功能[34]。

總之，這些研究表明lncRNAs在非生物和生物脅迫信號傳導(dǎo)中起著關(guān)鍵的復(fù)雜作用，lincRNAs與miRNA之間存在串?dāng)_，并且存在復(fù)雜的相互作用，可調(diào)控防御相關(guān)基因的表達。

3 植物lncRNA數(shù)據(jù)庫

哺乳動物lncRNAs，特別是人類和小鼠lncRNA，被詳細記錄在公共數(shù)據(jù)庫中[46,47]。除基本的注釋信息外，其lncRNAs的表達水平和印跡信息也存放在特定的數(shù)據(jù)庫中[48-50]。與哺乳動物lncRNAs不同，植物中鑒定的lncRNA并未全面及時記錄在公共數(shù)據(jù)庫中。目前約有11個可用的植物lncRNA數(shù)據(jù)庫。

3.1 NONCODE v5

NONCODE是除tRNA和rRNA外，真核非編碼RNA的精制數(shù)據(jù)庫[51]。由于各種生物體中發(fā)現(xiàn)的lncRNAs數(shù)量迅速增加，數(shù)據(jù)庫的更新版本NONCODE v5于2017年發(fā)布。它包括17種廣泛物種的信息(例如人，小鼠，大猩猩，果蠅，擬南芥等)。它不僅提供了lncRNA的基本信息，例如位置，鏈，外顯子編號，長度和序列，還提供了諸如表達譜，外來體表達譜，保守信息，預(yù)測功能和疾病關(guān)系。簡而言之，NONCODE是一個綜合數(shù)據(jù)庫，它包含對lncRNA的全面收集和注釋。然而，它并不特別關(guān)注植物lncRNAs。實際上，數(shù)據(jù)庫中僅有擬南芥的3853個lncRNA轉(zhuǎn)錄本和2477個lncRNA基因[52]。這表明數(shù)據(jù)庫中包括的唯一植物物種，即擬南芥僅占NONCODE中總lncRNA的0.7%。

3.2 lncRNAdb v2.0

像NONCODE一樣，lncRNAdb是真核生物lncRNA的綜合庫[53]。它包括特異的序列結(jié)構(gòu)信息，如轉(zhuǎn)錄本、基因組位置、表達、亞細胞定位和保守位點以及相關(guān)的功能和疾病。同時還將給出lncRNA相關(guān)的文獻證據(jù)的pubmedl鏈接以及在基因組位置信息的UCSC鏈接。由于這些特點，lncRNAdb收錄的lncRNA資料可信度很高，并已被納入其他綜合數(shù)據(jù)庫，如NONCODE和RNAcentral[54]。 該數(shù)據(jù)庫于2011年首次發(fā)布，最新更新版本(LncRNAdb v2.0)于2015年發(fā)布。目前，lncRNAdb v2.0包含近283個條目，涵蓋71種不同的生物體。該信息由921個參考文獻和260個核苷酸序列支持。此外，還引入了新功能。例如，具有潛在lncRNA序列的用戶可利用lncRNAdb blast搜索將其序列與任何已知的功能性lncRNA進行比較。盡管lncRNAdb v2.0具有顯著的優(yōu)點，但它的適用性對于研究植物lncRNA的生物學(xué)家來說顯然是有限的。數(shù)據(jù)庫中約75%的lncRNA來自哺乳動物。與擬南芥、水稻和蒺藜苜蓿等物種的lncRNA相關(guān)的信息很少。

3.3 RNAcentral

與上面討論的兩個數(shù)據(jù)庫不同，RNAcentral聚集所有生物體的所有ncRNA類型的數(shù)據(jù)，即包括原核和真核ncRNA[54]。數(shù)據(jù)主要可以通過三種方式進行訪問：文本搜索，序列相似性搜索和基因組瀏覽器。在適用的情況下，ncRNA序列已映射到選定物種的參考基因組。因此，可以查看具有特定物種的用基因組注釋的序列。此外，已經(jīng)提供了新的物種特異性標(biāo)識符來指代單個物種的獨特RNA序列。數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站上提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明有209,384個lncRNA序列可用。然而，除此之外，分別只有670個和lncRNA可用于玉米和擬南芥。

3.4 TAIR10

擬南芥信息資源(TAIR)旨在以擬南芥屬的遺傳和分子生物學(xué)數(shù)據(jù)形式提供綜合信息[55]。最新版本的資源TAIR10將有關(guān)擬南芥基因組的結(jié)構(gòu)和組織相關(guān)信息結(jié)合起來。此外，它還考慮了其估計的33,602個基因的功能。TAIR是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫，它還提供訪問基于Web的工具來查詢和分析存儲的數(shù)據(jù)。對用戶而言，TAIR是擬南芥數(shù)據(jù)的中央接入點，這些數(shù)據(jù)的來源包括大規(guī)模測序、功能基因組學(xué)項目、獨立研究人員和文獻。

3.5 PlantNATsdb

天然反義轉(zhuǎn)錄物(NAT)指蛋白質(zhì)編碼轉(zhuǎn)錄物的互補轉(zhuǎn)錄物。這些包括一類RNA，包括蛋白質(zhì)編碼和非編碼轉(zhuǎn)錄物[56]。反義轉(zhuǎn)錄物是lncRNA的一種生物型，其特征是與相反鏈上的外顯子部分/完全重疊。PlantNATsdb或植物NAT數(shù)據(jù)庫專門用作參考數(shù)據(jù)庫來研究NAT在植物界的調(diào)節(jié)功能[57]。通過整合各種數(shù)據(jù)來源，大約有來自70個植物物種的2138498個NAT被包括在數(shù)據(jù)庫中。

3.6 PLNlncRbase

PLNlncRbase是一種易于使用的資源，專門為植物lncRNAs提供信息，特別是那些已經(jīng)通過實驗鑒定的信息[58]。在當(dāng)前版本中，PLNlncRbase已經(jīng)手動收集了近200篇已發(fā)表文獻的數(shù)據(jù)，涵蓋了43種植物物種中共1187種植物lncRNAs。用戶可以通過使用植物物種名稱或lncRNA標(biāo)識符通過關(guān)鍵字檢索植物lncRNA條目。查詢后的每個條目將返回特定植物lncRNA的詳細信息，包括物種名稱，lncRNA標(biāo)識符，潛在生物學(xué)作用的簡要說明，lncRNA序列，lncRNA分類，lncRNA的表達模式， lncRNA表達的組織/發(fā)育階段/條件，lncRNA表達的檢測方法，參考文獻以及從原始參考文獻中提取的lncRNA的潛在靶基因。

3.7 GreeNC

綠色非編碼(GreeNC)數(shù)據(jù)庫包含植物和藻類注釋的lncRNAs[59]。目前，GreeNC數(shù)據(jù)庫包含大約200,000頁的關(guān)于來自37個植物和6個藻類的超過190,000個lncRNA轉(zhuǎn)錄物的信息。其中，120,000個轉(zhuǎn)錄本被注釋為高信度lncRNAs。而且，這些lncRNA中有30%已經(jīng)在小麥和玉米中鑒定出來。GreeNC數(shù)據(jù)庫提供關(guān)于序列，基因組坐標(biāo)，編碼潛力和lncRNA折疊能量的信息。

3.8 CANTATAdb

CANTATAdb包含10種模式植物物種中的植物lncRNAs，如擬南芥，水稻，馬鈴薯等[60]。在表達水平，編碼潛力和序列比對方面進行仔細評估和策劃的數(shù)據(jù)可以免費用于搜索，瀏覽和下載目的。CANTATAdb的一個顯著特征是注釋數(shù)據(jù)，包括lncRNA-miRNA相互作用背景下的預(yù)測功能?？偣灿?1,896個lncRNA分配了功能，包括440個被認(rèn)為參與miRNA功能失調(diào)的lncRNAs和11,659個lncRNAs，它們可以通過掩蔽剪接信號起到剪接調(diào)節(jié)劑的作用。

3.9 PNRD

與上述植物特異性數(shù)據(jù)庫相比，植物ncRNA數(shù)據(jù)庫(PNRD)是一個綜合的在線平臺，用于研究各種植物物種中不同類型的ncRNA[61]。數(shù)據(jù)庫中目前有來自150種植物物種的11種不同類型ncRNA的25,739個條目。然而，關(guān)于lncRNAs信息可用于只有四個品種，即擬南芥、稻，毛果楊和玉米。

3.10 PLncRNAdb

PLncRNAdb是一個簡單但信息豐富的數(shù)據(jù)庫，包含從四種植物物種(擬南芥、琴葉擬南芥、毛果楊和玉米)收集的超過5000種lncRNAs[62]。PLncRNAdb的一個顯著特征是提供lncRNA和各種RNA結(jié)合蛋白(RBPs)之間的關(guān)系，可以將其視為lncRNA-蛋白網(wǎng)絡(luò)。

3.11 PLncDB

植物長非編碼RNA數(shù)據(jù)庫(PLncDB)是為從各種資源收集的大量植物lncRNAs提供信息的最初嘗試之一[63]。然而，迄今為止，該數(shù)據(jù)庫僅提供了擬南芥lncRNA的全面基因組視圖。

4 結(jié)論與展望

最近的研究表明，lncRNAs在基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中起著重要的調(diào)控因子的作用，并在植物的各種生物過程中發(fā)揮重要作用。盡管已經(jīng)從擬南芥、小麥、玉米和水稻中鑒定了許多l(xiāng)ncRNAs，并且已經(jīng)表征了幾種lncRNA的功能，但是仍有許多機制尚未了解。挖掘越來越多的lncRNAs在植物發(fā)育和脅迫反應(yīng)中的調(diào)控作用，不僅可以擴大我們對植物細胞中l(wèi)ncRNAs相互作用的理解，而且還可以揭示植物發(fā)育過程中的機制。未來有必要進一步研究lncRNAs的功能基序和二級或三級結(jié)構(gòu)，以充分闡明lncRNAs的各種基因調(diào)控機制，并開發(fā)新的有效方法來調(diào)查lncRNAs的靶基因。在數(shù)據(jù)庫方面，雖然已經(jīng)建立了許多植物lncRNA相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，但其所涵蓋的lncRNA并不全面。這些數(shù)據(jù)庫還需要整合各種資源以涵蓋所有鑒定到的lncRNA。