番茄作為全球廣泛種植的重要果蔬作物，也是研究植物-微生物互作的模式物種，在其生長發(fā)育過程中，常受到晚疫病的威脅，該病害至今仍缺乏高效、穩(wěn)定的防控手段。因此，挖掘抗病關(guān)鍵調(diào)控因子，系統(tǒng)闡明其作用機(jī)制并加以利用，對提升番茄產(chǎn)量和品質(zhì)、推動病害綠色防控具有重要意義。

　　近日，大連理工大學(xué)研究團(tuán)隊在Plant Physiology發(fā)表題為“The lncRNA47980-miR5303-FBA41 module modulates tomato disease resistance by fine-tuning ROS and phytohormone levels”的研究論文，揭示了一個名為lncRNA47980-miR5303-FBA41的調(diào)控模塊，通過精細(xì)調(diào)控活性氧和植物激素水平，顯著增強(qiáng)番茄對晚疫病的抗性。研究團(tuán)隊首先通過序列比對發(fā)現(xiàn)，lncRNA47980與miR5303存在互補(bǔ)配對關(guān)系，且存在典型的“凸起結(jié)構(gòu)”，符合ceRNA的作用特征。實驗表明，過表達(dá)lncRNA47980的番茄植株中，miR5303水平顯著下降；而利用CRISPR敲除lncRNA47980則導(dǎo)致miR5303積累。通過構(gòu)建8個堿基突變的mlncRNA47980，證實了這種互作的特異性。在瞬時共表達(dá)體系中，lncRNA47980與miR5303共表達(dá)可顯著減小病斑直徑，進(jìn)一步印證lncRNA47980作為miR5303的“分子海綿”發(fā)揮作用。

　　圖1 LncRNA47980影響miR5303的生物學(xué)功能研究團(tuán)隊構(gòu)建了miR5303過表達(dá)（OE-miR5303）和CRISPR敲除（CR-miR5303）轉(zhuǎn)基因番茄植株。

　　圖2 MiR5303對番茄抗病性的影響結(jié)果顯示，OE-miR5303植株對晚疫病更敏感，病斑更大，病情指數(shù)更高；而CR-miR5303植株則表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗性。此外，PR基因表達(dá)分析表明，miR5303負(fù)向調(diào)控SA信號通路相關(guān)基因（PR1、PR5），而對JA通路基因（PR3、PR4）的影響則呈現(xiàn)相反趨勢。通過降解組測序和psRNATarget預(yù)測，研究團(tuán)隊鎖定了miR5303的靶基因——FBA41（F-box associated protein 41）。

　　圖3 MiR5303切割FBA41的驗證FBA41蛋白的亞細(xì)胞定位顯示其位于葉綠體，提示其可能與光合作用相關(guān)。

　　圖4 FBA41對光合參數(shù)的影響本文中作者通過使用PP systems公司的便攜式光合作用測定系統(tǒng)CIRAS-2獲取的光合參數(shù)，測定數(shù)據(jù)顯示OE-FBA41植株的凈光合速率（Pn）和氣孔導(dǎo)度（Gs）均顯著高于野生型，而FBA41沉默植株則相反?？共⌒詫嶒灡砻?，OE-FBA41植株對晚疫病抗性增強(qiáng)，而FBA41沉默植株抗性減弱，進(jìn)一步證實FBA41是番茄抗晚疫病的正調(diào)控因子。

　　圖5 FBA41過表達(dá)與沉默對番茄抗病性的影響研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)BA41過表達(dá)促進(jìn)O??積累，而miR5303過表達(dá)則導(dǎo)致H?O?積累。lncRNA47980過表達(dá)則通過增強(qiáng)CAT活性，緩解H?O?過量積累?？寡趸富钚苑治霰砻鳎撃K通過差異調(diào)控SOD、POD、APX、CAT、GR等抗氧化酶的活性，實現(xiàn)對不同類型ROS的精細(xì)調(diào)控。

　　值得注意的是，MV（ROS誘導(dǎo)劑）處理可快速誘導(dǎo)FBA41表達(dá)，而DEX（ROS抑制劑）處理則影響較小，提示FBA41與ROS之間存在正反饋調(diào)控關(guān)系。

　　圖6 lncRNA47980-miR5303-FBA41模塊對ROS的調(diào)控OE-FBA41植株中SA含量顯著升高，JA含量降低；OE-miR5303植株中SA和JA均下降；OE-lncRNA47980植株中JA含量升高。激素相關(guān)基因（ICS1、PAL1、LOX1、LOX2、NPR1、MYC2等）的表達(dá)趨勢與激素水平高度一致，印證了該模塊通過調(diào)控SA/JA信號通路影響番茄抗病性。

　　圖7 模塊對SA和JA的調(diào)控在OE-FBA41和OE-lncRNA47980植株中，木質(zhì)素合成相關(guān)基因（C4H、4CL、C3H、CCR等）表達(dá)上調(diào)，木質(zhì)素含量顯著增加；而在OE-miR5303植株中則相反。莖組織切片染色結(jié)果直觀地展示了木質(zhì)素沉積的變化。這些結(jié)果表明，該模塊通過調(diào)控苯丙烷代謝途徑，增強(qiáng)細(xì)胞壁物理屏障，從而提高番茄抗病性。

　　圖8 模塊對木質(zhì)素合成的調(diào)控研究系統(tǒng)闡明了lncRNA47980-miR5303-FBA41模塊在番茄抗晚疫病中的作用機(jī)制：lncRNA47980作為miR5303的eTM，解除其對FBA41的抑制作用；FBA41定位于葉綠體，通過調(diào)控ROS穩(wěn)態(tài)、SA/JA信號通路和木質(zhì)素合成，正向調(diào)控抗病性；miR5303負(fù)向調(diào)控FBA41表達(dá)，抑制抗病性；該模塊在致病疫霉侵染的不同階段呈現(xiàn)時間依賴性表達(dá)模式，實現(xiàn)對免疫應(yīng)答的精準(zhǔn)調(diào)控。研究團(tuán)隊還提出，F(xiàn)BA41可能通過葉綠體逆行信號通路影響核內(nèi)基因表達(dá)，形成動態(tài)反饋回路，維持ROS穩(wěn)態(tài)。本研究為理解植物-病原菌互作的分子機(jī)制提供了新見解，也為番茄抗晚疫病育種提供了潛在的分子靶點。