北京市農(nóng)林科學(xué)院白菜課題組揭示lncRNA 參與大白菜抗霜霉病免疫反應(yīng)的分子機(jī)理

大白菜（Brassica rapaL.ssp.pekinensis）起源于我國，是我國和東亞地區(qū)栽培面積最大的蔬菜作物，目前已逐步成為世界性的蔬菜作物。霜霉病是由專性寄生霜霉菌（Hyaloperonospora brassicae）引起的真菌病害，是危害大白菜的三大病害（病毒病、霜霉病和軟腐病）之一，該病流行范圍廣、發(fā)病速度快，對大白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響，培育霜霉病抗性品種是解決這一難題最有效的途徑之一。因此，對大白菜抗霜霉病基因進(jìn)行挖掘，揭示其抗病分子機(jī)理具有非常重要的意義。

2021 年3 月1 日，Horticulture Research在線發(fā)表了題為“Identification of long noncoding RNAs involved in resistance to downy mildew in Chinese cabbage”的研究論文，首次在全基因組鑒定了響應(yīng)大白菜霜霉病的長鏈非編碼RNA（lncRNA）以及參與抗病反應(yīng)的關(guān)鍵lncRNA 及其靶基因，本研究填補(bǔ)了大白菜霜霉病在lncRNA 研究領(lǐng)域的空白，為今后對大白菜抗霜霉病分子機(jī)理的深入研究奠定了基礎(chǔ)。

該研究以2 個抗病大白菜自交系 T12-19、12-85 和1 個感病自交系 91-112 為材料，接種霜霉病菌后進(jìn)行高通量RNA測序，通過GO 富集分析顯示，多種抗病反應(yīng)相關(guān)的GO 項(xiàng)目，如對幾丁質(zhì)的響應(yīng)、對超敏反應(yīng)的調(diào)節(jié)、防御反應(yīng)等相關(guān)基因都特異地在2 個抗病材料中上調(diào)表達(dá)。同時，鑒定獲得了3 711 個lncRNA，主要有兩類，即基因間的lncRNA（約69.83%）和基因編碼區(qū)反向轉(zhuǎn)錄本lncNATs（約15.17%）。具有順式和反式作用的差異表達(dá)lncRNA 的靶基因數(shù)量在抗病材料中顯著高于感病材料，這些靶基因更多地被富集到植物抗病免疫反應(yīng)中。進(jìn)一步利用VIGS 對5 組可能參與到抗病反應(yīng)的lncRNA 及其靶基因進(jìn)行初步功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)沉默MSTRG.19915（屬于lncNAT）可以顯著增強(qiáng)感病材料的抗病能力，而沉默其靶基因BrMAPK15可以明顯降低抗病材料的抗病性。隨后利用白菜子葉瞬時過表達(dá)體系驗(yàn)證了這一結(jié)果。由此推測，MSTRG.19915可以與BrMAPK15的轉(zhuǎn)錄本形成互補(bǔ)雙鏈，從而調(diào)控BrMAPK15的轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)而參與到大白菜霜霉病的抗病免疫反應(yīng)。綜上所述，本研究首次鑒定到了參與大白菜抗霜霉病反應(yīng)的lncRNA 及其靶基因，為全面理解大白菜抗霜霉病機(jī)理特別是lncRNA 介導(dǎo)的基因調(diào)節(jié)機(jī)理提供了理論基礎(chǔ)。