植物中虚假融合转录本的隐藏来源

The hidden sources of spurious fusion transcripts in plants

作者信息Xi-Tong Zhu, Xinyan Lu, Zengxin Zhang, Qian Tang, Mengting Liu, Fan Xia, Xiaoyu Zhang, Sanz-Jimenez Pablo, Run Zhou, Huan Li, Yidan Ouyang, Ling-Ling Chen
PMID42503510
发布时间2026-07
DOI10.1186/s13059-026-04179-8

实验完整度

整合多平台长读长测序、体外PCR验证、体内原生质体FACS实验及杂交系统分析等多层级证据。

主要模型

水稻品种明恢63(MH63) 水稻品种珍汕97(ZS97) 水稻原生质体 水稻杂交种汕优63(SY63)

重点核对

水稻品种MH63和ZS97,叶片组织,两个生物学重复 体外PCR验证:使用EM-MLV、AMV、M-MLV三种逆转录酶 原生质体转化分组:eGFP-A、B-mCherry、共转化及空白对照 SHS介导的融合信号:仅SHS-included组可检测到MH63-SHS1 杂交系统分析:亲本RNA混合物与SY63样品的trans-mate pairs相关性R=0.76

摘要

背景:融合转录本首先在癌症中被发现,随着下一代测序技术的扩展,在植物中的报道也越来越多。然而,它们的普遍性和生物学相关性仍然存在高度争议,尤其是考虑到与其检测相关的技术挑战。结果:在这里,通过整合来自水稻的多个高质量长读长RNA测序数据集,我们对植物中融合转录本检测进行了系统评估,并证明几乎所有检测到的融合转录本都来自于技术和分析伪影,而非真正的生物学事件。在机制上,我们确定了逆转录过程中由短同源序列介导的模板转换是虚假融合的主要来源,尤其是在基于PCR的工作流程中。其他促成因素包括错配、参考基因组偏差和基因错误注释。我们进一步发现了可解释融合信号非随机分布的反复出现的伪影热点。通过重新设计的体外和体内验证实验,我们证明通常检测到的融合信号缺乏可重复性,并不能反映真实的转录组事件。重要的是,我们建立了一个金标准验证流程,优先考虑长读长直接RNA数据、参考感知比对和严格的实验验证,以建立识别真正融合转录本的新可重复性标准。结论:我们的研究提供了跨测序平台的、以植物为中心的融合转录本伪影的综合实验剖析。这些发现挑战了关于植物中融合转录本丰度的普遍假设,并为它们的可靠识别建立了一个稳健的框架,对复杂基因组中的转录组学研究具有广泛意义。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
植物中检测到的融合转录本是否真实存在,其来源和生物学意义如何?
核心机制
短同源序列介导的逆转录模板转换是PCR-based方法中虚假融合的主要来源,此外还包括错配、注释错误和参考基因组偏差。
主要证据
多平台测序数据(IsoSeq、dRNAseq、cDNAseq)显示融合候选重叠极少,体外PCR和体内原生质体实验证明SHS依赖的融合信号可在无真实融合时产生。
研究意义
该研究挑战了植物中融合转录本丰度的普遍假设,并建立了识别真实融合转录本的稳健框架,对复杂基因组转录组学研究具有广泛意义。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

多平台长读长测序鉴定融合转录本

评估不同测序平台下融合转录本的检出情况

利用IsoSeq、dRNAseq和cDNAseq对MH63叶片进行测序,鉴定融合转录本并进行分类。

2

体外PCR验证SHS介导的融合伪影

验证SHS是否必需以及融合信号是否在逆转录过程中产生

构建包含SHS和去除SHS的cDNA混合物,用融合特异性引物进行PCR检测,并比较不同逆转录酶的效果。

3

体内原生质体实验验证融合信号

在生理细胞环境中检测SHS介导的融合信号是否出现

将MH63-SHS1的两个伙伴基因分别或共转化进水稻原生质体,通过FACS分选后检测融合信号。

4

杂交系统分析

区分生物学融合事件和技术伪影

分析MH63、ZS97及杂种SY63的RNA数据,通过trans-mate pairs分析鉴定等位和非等位融合。

5

短读长RNAseq融合检测和验证

评估短读长测序中注释和参考基因组对融合检测的影响

用Arriba算法分析MH63四个组织的RNAseq数据,筛选融合并验证邻近基因融合。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
植物RNA提取试剂Thermo Fisher Scientific--
脱氧核糖核酸酶INEBM0303L
TRIzol™试剂Invitrogen--
AMV逆转录酶NEB--
M-MLV逆转录酶Invitrogen--
KOD One™ PCR预混液Sigma-Aldrich--
Trans2K Plus DNA标记TransGen BiotechBM111
TIANGEN DNA提取试剂盒TIANGEN--
QIAGEN质粒中提试剂盒QIAGEN--
SYBR Green ROX染料----
BD FACS Aria II SORP流式细胞分选仪BD--
Nikon AX R NSPARC共聚焦显微镜Nikon--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
测序数据生成
水稻品种为MH63和ZS97,旗叶,两个生物学重复(IsoSeq除外);RNA提取使用Plant RNA Reagent和DNase I处理
阅读提示:Methods sections 'Plant materials and RNA extraction'
融合转录本鉴定
使用定制版JAFFAL v2.3(参数-p genome=MH63 -p annotation=RS3)和LongGF(默认参数),总比对覆盖率大于90%
阅读提示:Methods sections 'Identification and classification of putative fusion transcripts from long-read datasets'
体外PCR验证
逆转录酶为AMV(NEB)和M-MLV(Invitrogen),42°C或37°C反应;使用KOD One™ PCR Master Mix,降落PCR条件
阅读提示:Methods sections 'In vitro PCR validation of fusion transcripts'
体内原生质体实验
质粒构建使用pCAMBIA1300-UBI载体,转化用10% PEG和100mM CaCl2,孵育16小时(28°C黑暗);FACS分选设四组细胞群
阅读提示:Methods sections 'In vivo FACS-sorted dual-fluorescence PCR'
杂交系统分析
样本为MH63、ZS97和SY63,叶片和根组织;trans-mate pairs分析;数据来自RNAseq和IsoSeq
阅读提示:Methods sections 'Identification of fusion transcripts from short-read RNAseq data' and Supplementary Methods (Method S13)