基于随机森林模型的甜橙环状RNA的鉴定及其功能初步分析

摘要

为挖掘甜橙(Citrus sinensis)基因组中的环状RNA(circular RNA, circRNA),明确circRNA在甜橙与病原菌互作过程中的生物学功能，本研究基于机器学习随机森林模型，利用python环境开发了针对甜橙circRNA鉴定的流程，比较不同建模算法的优劣，鉴定甜橙基因组中的circRNA,构建甜橙circRNA-miRNA及circRNA-miRNA-mRNA互作网络，并对靶向mRNA进行基因功能富集。通过比较随机森林、决策树以及前馈神经网络3种建模算法，结果表明，基于随机森林算法构建的模型性能最好。共鉴定了2 523个甜橙circRNA,它们不均匀地分布在9条染色体上，其中5号染色体分布最多，有416个；存在606个甜橙circRNA-miRNA互作对及21 043个miRNA-mRNA互作对；靶向mRNA基因功能广泛参与代谢、转运及发育等过程，涉及苯丙烷类物质生物合成、亚油酸代谢和植物-病原菌互作等代谢途径；甜橙circRNA影响miR172和miR482等抗病相关小RNA的转录调控。本研究为甜橙circRNA参与抗病生物学过程的研究提供参考。

关键词

甜橙 / 环状RNA / 随机森林模型 / 靶基因 / 转录调控