北卡羅來納州立大學分子和結構生物化學副教授Colleen Doherty說：“這里確實有兩個貢獻，首先，我們提高了植物研究界許多人不熟悉的問題的可見度，并強調了解決方案。其次，我們已經證明，解決這個問題可以使我們對植物基因活動的理解發生重大變化。”

爭論的焦點是一種被稱為RNA-seq分析的技術，這種技術被用來測量基因活性的變化——也就是說，當基因活躍地轉錄以產生蛋白質時。

“我們使用RNA-seq分析來評估植物對各種刺激或環境變化的反應，”Doherty說。“它被廣泛使用，因為它是一種相對簡單和廉價的監測植物反應的方法。”

例如，研究人員可以使用RNA-seq分析來查看當植物經歷干旱條件時哪些基因被激活，然后為開發抗旱的新植物品種提供信息。

但與RNA-seq分析相關的一個特殊挑戰是Doherty和她的合作者偶然遇到的。

Doherty說:“我們在一天的多個時間里監測植物對不同溫度的反應，我們得到的結果大相徑庭。”“我們最初認為我們可能做錯了什么。但當我們開始研究它時，我們了解到動物和酵母已知會根據一天中的時間或氮剝奪等變量在轉錄方面發生全局變化。”

換句話說，研究人員希望看到特定的變量——比如溫度升高，是如何影響特定基因的轉錄的。但是有一些變量——比如一天中的時間，可以增加或減少所有基因的轉錄。這可能會使研究人員無法就他們想要研究的具體變量得出結論。

Doherty說:“幸運的是，我們發現這個問題在研究非植物物種的研究人員中已經得到了充分的認可，他們已經開發出一種方法來解釋它，稱為spike-in。這些和類似的技術已經在植物科學的其他背景下使用，當使用舊的技術和技術時。但無論出于何種原因，當我們采用RNA-seq分析時，我們的領域并沒有將spike-in插入納入我們的方法中。”

spike-in利用了與植物基因組中任何東西都不同的外來RNA片段，這意味著外來RNA不會與植物自身產生的任何東西混淆。研究人員在實驗開始時將外源RNA引入分析過程。由于轉錄的全局變化不會影響外源RNA，因此它可以作為一個固定的基準，使研究人員能夠確定植物自身產生的RNA總體增加或減少的程度。

Doherty說:“當我們使用人工突變來解釋轉錄的全球變化時，我們發現植物在一天中不同時間暴露于溫度變化的差異實際上比我們預期的還要大。”

“spike-in為我們提供了更準確的信息，并更深入地了解了植物在夜間的行為——因為我們發現全球轉錄在夜間更高。在我們采用spike-in信號之前，我們錯過了很多夜間發生的事情。”

Doherty說:“人工spike-in是一個巧妙的解決方案，我們植物研究界的許多人甚至不知道這個挑戰的存在。”“我們樂觀地認為，這項技術將提高在各種可能影響植物物種全局轉錄的條件下轉錄分析的準確性。反過來，這可能有助于我們的研究界對我們研究的物種獲得新的見解。

“我們并沒有開發這種解決方案——人工尖刺——但我們真的希望它能在植物科學中得到更廣泛的應用。”


（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-3）