研究背景

2018年，華南農業大學夏瑞課題組在Horticulture Research上發表了題為Small RNAs, emerging regulators critical for the development of horticultural traits的綜述文章，概述了園藝作物小分子RNA研究現狀，並做了研究展望。

近日，華南農業大學夏瑞課題組在Horticulture Research發表了題為sRNAanno — a database repository of uniformly-annotated small RNAs in plants的研究論文，整合已有資料與資源，建立並公佈了植物小RNA註釋資料庫。

植物小分子RNA(Small RNAs，sRNAs)是其體內的重要調控因子，參與了營養生長，生殖發育，逆境響應等各個生物學過程。近二十年來，隨著對植物小RNA的鑑定與功能研究的不斷深入，產生了大量的小RNA測序資料，對小RNA資料庫的需求也隨之增加。miRNAs是植物中研究最為廣泛的一類sRNAs。

miRBase是目前最主要的miRNA資訊儲存資料庫，但針對植物小分子RNA研究需求而言，其存在明顯不足，如：

1. 收集的物種小RNA資料不夠全面，尚有許多物種的小RNA資料未被收錄與註釋；

2. 不同物種之間的註釋流程沒有一個統一的標準；

3. 物種miRNA註釋的準確度與完整度不夠高等。

此外，在植物中，除了miRNAs之外，還存在著相位siRNA(phased small interfering RNAs, phasiRNAs)和異染色質siRNAs(heterochromatic siRNAs, hc-siRNAs)等，它們在植物生長髮育中同樣發揮著重要調控功能。

phasiRNAs往往在植物生殖階段大量產生。在水稻中，有超過2000個PHASloci能夠產生21-ntphasiRNAs以及大約400個PHASloci能夠產生24-ntphasiRNAs。儘管phasiRNAs（包括tasiRNAs）已經在越來越多的植物中被發現，但與miRNAs相比，phasiRNAs相關研究要少得多，且在大多數基因組已經被完全測序的物種中未得到良好註釋。

類似的，hc-siRNAs作為植物中最豐富的一類sRNA，與DNA甲基化或其他表觀遺傳修飾密切相關。大多數植物基因組專案或資料庫中缺乏對hc-siRNAs產生區域的詳細註釋。目前，未有公共資料庫收錄完整的phasiRNAs或hc-siRNAs註釋資訊，大大限制了植物小RNA相關研究進展。

完備的可靠的miRNA註釋資訊

始於2016年，夏瑞課題組致力於最佳化和完善植物miRNAs，phasiRNAs和hc-siRNAs的註釋流程與資訊整理。透過數年努力，我們使用統一的流程對目前已有基因組公開序列以及至少一套sRNA測序資料的物種進行三類位點(miRNA, phasiRNA, hc-siRNA)的註釋。最終得到了註釋數目與完整度明顯超過miRBase的植物miRNA位點註釋資訊。

Fig. 2: Summary of annotated miRNAs in sRNAanno.

首個PHAS位點註釋資訊收錄資料庫

同時，我們也對所有物種進行了PHAS位點的註釋，包括21-ntPHAS與24-ntPHAS，如下圖。

Fig. 3: Summary of annotated PHAS loci in sRNAanno.

豐富的註釋資訊與工具

目前所有植物的sRNA註釋資訊已經全部上傳到sRNAanno，訪問www.plantsRNAs.org即可檢視與下載。sRNAanno資料庫包含內容主要有：

• 143種植物sRNA位點註釋資訊下載（gff3檔案），應該是目前植物中最全最完整的資料；

• miRNA位點詳細資訊的瀏覽與檢索；

• PHAS位點詳細資訊的瀏覽與檢索；

• TAS3基因的瀏覽與檢視；

• 專門用於檢視小RNA高通量資料的工具 — IGV-sRNA。在整合資料庫期間，我們也改造IGV(Integrative Genomics Viewer)並得到IGV-sRNA，使得其能夠特異地檢視小RNA資料；

• sRNAanno還提供免費小RNA註釋服務。對於有合理小RNA註釋需求的朋友，可以登入網站並提交資料資訊，我們將提供註釋服務。

資料庫使用簡介

☆ sRNAanno網站功能簡介

整個網站的功能簡單明瞭：

1. Browse（檢視），用於瀏覽和下載物種sRNA註釋位點，以及TAS3基因的檢視；

2. Search（搜尋），用於sRNA位點的查詢，如使用名字或序列Blast；

3. Resources（資源），提供sRNA註釋服務與IGV-sRNA軟體下載。

☆ miRNA位點詳細資訊的瀏覽與檢索

為了方便瀏覽miRNA位點的資訊以及檢視某個感興趣的miRNA的二級結構，我們開發了一個miRNA總覽介面。

☆ PHAS位點詳細資訊的瀏覽與檢索

在PHAS總覽介面，可以下載PHAS註釋檔案以及瀏覽每個PHAS位點的一些基本資訊，點選感興趣的PHAS ID，則可以檢視該PHAS位點的詳細資訊，包括該位點的phasing score、序列、Swissprot註釋以及Pfam domain預測結果。

☆ Search

1. 在Search介面中，可以輸入miRNA家族資訊，直接檢視該家族的成員資訊；

3. 可以使用Blast功能，查詢某段序列是否是miRNA位點和phasiRNA位點；

☆ Quick Search

我們也充分考慮到使用者的快速分析的需求，所以Search的操作，可以直接在主頁上完成，包括搜尋miRNA家族名稱以及序列blast。

華南農業大學園藝學院陳程傑博士與碩士生李嘉威為論文共同第一作者，夏瑞教授為通訊作者。南方科技大學翟繼先教授與美國唐納德•丹佛斯植物研究中心Blake Meyers教授也參與了該工作。

本研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省“珠江人才計劃”創新創業團隊和廣東省特支計劃等專案的支援。本專案的完成還需感謝課題組成員，HR編輯以及匿名審稿人在文章整理過程中提出的寶貴建議。

文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-021-00480-8

About Horticulture Research

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2020年中科院期刊分割槽（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，遺傳學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。