CIRAS系列]lncRNA47980-miR5303-FBA41模块如何精准调控番茄ROS与激素水平

　　番茄作为全球广泛种植的重要果蔬作物，也是研究植物-微生物互作的模式物种，在其生长发育过程中，常受到晚疫病的威胁，该病害至今仍缺乏高效、稳定的防控手段。因此，挖掘抗病关键调控因子，系统阐明其作用机制并加以利用，对提升番茄产量和品质、推动病害绿色防控具有重要意义。

　　近日，大连理工大学研究团队在Plant Physiology发表题为“The lncRNA47980-miR5303-FBA41 module modulates tomato disease resistance by fine-tuning ROS and phytohormone levels”的研究论文，揭示了一个名为lncRNA47980-miR5303-FBA41的调控模块，通过精细调控活性氧和植物激素水平，显著增强番茄对晚疫病的抗性。研究团队首先通过序列比对发现，lncRNA47980与miR5303存在互补配对关系，且存在典型的“凸起结构”，符合ceRNA的作用特征。实验表明，过表达lncRNA47980的番茄植株中，miR5303水平显著下降；而利用CRISPR敲除lncRNA47980则导致miR5303积累。通过构建8个碱基突变的mlncRNA47980，证实了这种互作的特异性。在瞬时共表达体系中，lncRNA47980与miR5303共表达可显著减小病斑直径，进一步印证lncRNA47980作为miR5303的“分子海绵”发挥作用。

　　图1 LncRNA47980影响miR5303的生物学功能研究团队构建了miR5303过表达（OE-miR5303）和CRISPR敲除（CR-miR5303）转基因番茄植株。

　　图2 MiR5303对番茄抗病性的影响结果显示，OE-miR5303植株对晚疫病更敏感，病斑更大，病情指数更高；而CR-miR5303植株则表现出更强的抗性。此外，PR基因表达分析表明，miR5303负向调控SA信号通路相关基因（PR1、PR5），而对JA通路基因（PR3、PR4）的影响则呈现相反趋势。通过降解组测序和psRNATarget预测，研究团队锁定了miR5303的靶基因——FBA41（F-box associated protein 41）。

　　图3 MiR5303切割FBA41的验证FBA41蛋白的亚细胞定位显示其位于叶绿体，提示其可能与光合作用相关。

　　图4 FBA41对光合参数的影响本文中作者通过使用PP systems公司的便携式光合作用测定系统CIRAS-2获取的光合参数，测定数据显示OE-FBA41植株的净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）均显著高于野生型，而FBA41沉默植株则相反。抗病性实验表明，OE-FBA41植株对晚疫病抗性增强，而FBA41沉默植株抗性减弱，进一步证实FBA41是番茄抗晚疫病的正调控因子。

　　图5 FBA41过表达与沉默对番茄抗病性的影响研究发现，FBA41过表达促进O₂⁻积累，而miR5303过表达则导致H₂O₂积累。lncRNA47980过表达则通过增强CAT活性，缓解H₂O₂过量积累。抗氧化酶活性分析表明，该模块通过差异调控SOD、POD、APX、CAT、GR等抗氧化酶的活性，实现对不同类型ROS的精细调控。

　　值得注意的是，MV（ROS诱导剂）处理可快速诱导FBA41表达，而DEX（ROS抑制剂）处理则影响较小，提示FBA41与ROS之间存在正反馈调控关系。

　　图6 lncRNA47980-miR5303-FBA41模块对ROS的调控OE-FBA41植株中SA含量显著升高，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。激素相关基因（ICS1、PAL1、LOX1、LOX2、NPR1、MYC2等）的表达趋势与激素水平高度一致，印证了该模块通过调控SA/JA信号通路影响番茄抗病性。

　　图7 模块对SA和JA的调控在OE-FBA41和OE-lncRNA47980植株中，木质素合成相关基因（C4H、4CL、C3H、CCR等）表达上调，木质素含量显著增加；而在OE-miR5303植株中则相反。茎组织切片染色结果直观地展示了木质素沉积的变化。这些结果表明，该模块通过调控苯丙烷代谢途径，增强细胞壁物理屏障，从而提高番茄抗病性。

　　图8 模块对木质素合成的调控研究系统阐明了lncRNA47980-miR5303-FBA41模块在番茄抗晚疫病中的作用机制：lncRNA47980作为miR5303的eTM，解除其对FBA41的抑制作用；FBA41定位于叶绿体，通过调控ROS稳态、SA/JA信号通路和木质素合成，正向调控抗病性；miR5303负向调控FBA41表达，抑制抗病性；该模块在致病疫霉侵染的不同阶段呈现时间依赖性表达模式，实现对免疫应答的精准调控。研究团队还提出，FBA41可能通过叶绿体逆行信号通路影响核内基因表达，形成动态反馈回路，维持ROS稳态。本研究为理解植物-病原菌互作的分子机制提供了新见解，也为番茄抗晚疫病育种提供了潜在的分子靶点。