本網(wǎng)訊 近日，我校茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室夏濤教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊Plant Physiology上發(fā)表題為“Analysis of lncRNA-mRNA pairs induced by Colletotrichum camelliae reveals Cslnc170 as a regulator of CsLOX4 in tea plants”的研究論文。首次闡明茶樹(shù)中Cslnc170-CsLOX4基因?qū)ψ鳛榭共〉年P(guān)鍵調(diào)控因子增強(qiáng)茶樹(shù)對(duì)炭疽病抗性的分子作用機(jī)制。本研究揭示了lncRNA-mRNA組合的調(diào)控作用機(jī)制，為提升茶樹(shù)抗病性提供了潛在的分子靶點(diǎn)。
茶樹(shù)炭疽?。ㄓ?em>Colletotrichum camelliae引起）是茶樹(shù)的主要病害，嚴(yán)重影響茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)。植物通過(guò)非編碼RNA（如長(zhǎng)鏈非編碼RNA, lncRNA）廣泛調(diào)控免疫反應(yīng)，但其在茶樹(shù)抗病中的作用尚不明確。為此，本研究通過(guò)RNA測(cè)序技術(shù)分析了炭疽病侵染后茶樹(shù)葉片中差異表達(dá)的lncRNA和mRNA。通過(guò)位置關(guān)聯(lián)和堿基互補(bǔ)預(yù)測(cè)，確定了524個(gè)反義lncRNA-mRNA對(duì)和3,588個(gè)順式lncRNA-mRNA對(duì)。功能驗(yàn)證中，此研究聚焦于順式基因?qū)?em>Cslnc170-CsLOX4，其中Cslnc170位于CsLOX4基因下游9,254 bp處。CsLOX4編碼13-脂氧合酶（13-LOX），是茉莉酸（JA）生物合成途徑的上游催化酶，而JA途徑在植物抗病中至關(guān)重要。
為探究Cslnc170如何調(diào)控CsLOX4的表達(dá)，本研究首先通過(guò)qRT-PCR和反義寡核苷酸（AsODN）介導(dǎo)的基因沉默實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了Cslnc170與CsLOX4的表達(dá)相關(guān)性：沉默Cslnc170顯著降低CsLOX4表達(dá)，反之亦然。進(jìn)一步機(jī)制研究表明，Cslnc170通過(guò)其二級(jí)結(jié)構(gòu)中的loop4區(qū)域（252-271 bp）與CsLOX4啟動(dòng)子區(qū)（-930至-952 bp）結(jié)合，激活CsLOX4基因的轉(zhuǎn)錄（圖1）。
圖1. Cslnc170 調(diào)控 CsLOX4 的分子機(jī)制解析
在清楚Cslnc170如何調(diào)控CsLOX4的分子機(jī)制的基礎(chǔ)上，接下來(lái)的問(wèn)題是明確Cslnc170-CsLOX4基因?qū)θ绾握{(diào)控茶樹(shù)抵抗炭疽菌的生理功能？為了解析這個(gè)問(wèn)題，本研究利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的瞬時(shí)過(guò)表達(dá)和AsODN沉默技術(shù)，在茶樹(shù)葉片中進(jìn)行抗病性測(cè)試。結(jié)果顯示，過(guò)表達(dá)Cslnc170和CsLOX4都顯著增強(qiáng)對(duì)炭疽病的抗性，病斑面積減少50%以上；相反，沉默任一基因都導(dǎo)致病斑面積擴(kuò)大。值得注意的是Cslnc170的loop4缺失突變體則喪失抗病調(diào)控能力，表明其結(jié)構(gòu)域在抗病中不可或缺。
圖2. CsLOX4與Cslnc170在茶樹(shù)炭疽病抗性中的功能解析
綜上，本研究首次闡明Cslnc170-CsLOX4基因?qū)νㄟ^(guò)JA途徑增強(qiáng)茶樹(shù)抗炭疽病的分子機(jī)制。Cslnc170作為lncRNA直接激活CsLOX4轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)JA積累，從而強(qiáng)化防御響應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了lncRNA在植物免疫中的功能認(rèn)知，還為茶樹(shù)抗病育種提供了潛在靶點(diǎn)。未來(lái)研究可探索其他lncRNA-mRNA對(duì)在次級(jí)代謝通路中的作用，以開(kāi)發(fā)更高效的抗病策略。
圖3. Cslnc170-CsLOX4調(diào)控茶樹(shù)炭疽病抗性作用模式圖
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一單位，茶樹(shù)種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后姜婷和已畢業(yè)碩士研究生劉誠(chéng)為共同第一作者，夏濤教授和高麗萍教授為共同通訊作者。我校劉亞軍教授、蔣曉嵐副教授、王海燕副教授和王娜娜副教授等對(duì)本研究做出了重要貢獻(xiàn)。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。（文圖：姜婷 初審：宋傳奎 復(fù)審：鄭雪林 終審：曹雷）
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf401
