参与草莓（Fragaria x ananassa）热应激反应和耐受性的lncRNA-mRNA调控网络

《Journal of Plant Growth Regulation》：LncRNA-mRNA Regulatory Networks Involved in Heat Stress Response and Tolerance in Strawberry (Fragaria x ananassa)

草莓耐热品种转录组分析揭示细胞壁重塑与蜡质合成基因差异。

　　

摘要

草莓（Fragaria x ananassa）的生产对热应激非常敏感，许多研究表明，由于全球变暖，草莓的产量和品质可能会下降。培育耐热品种对于确保草莓生产的可持续性至关重要。此类育种工作需要识别耐热基因型，并阐明其耐热性的遗传和分子机制。在本研究中，我们选择了两个草莓品种——Portola（耐热）和Fronteras（不耐热）。这两种品种都暴露在40°C的热应激下，并将其转录组谱与25°C的对照条件进行了比较。转录组分析显示，在耐热的Portola中，有17,199个差异表达的mRNA（DE-mRNAs）和893个差异表达的长非编码RNA（DE-lncRNAs）；而不耐热的Fronteras则有8,197个DE-mRNAs和392个DE-lncRNAs。KEGG富集分析表明，这些差异表达的基因显著富集在信号通路（植物）、光合生物的碳固定、光合作用、MAPK信号通路、植物激素信号转导、ABC转运蛋白和糖磷脂代谢等相关通路中。与光合作用相关的基因，包括蔗糖合酶、葡聚糖内切-1,3-β-葡萄糖苷酶和UDP-葡萄糖醛酸转移酶，在两种品种中都受到热应激的抑制。相反，编码热休克蛋白和抗氧化剂的基因，如Aconitate Hydratase 3，在两种基因型中都显著上调。这两种品种之间的主要区别在于参与细胞壁重塑和蜡/角质层生物合成的基因。特别是与果胶基细胞壁重塑相关的DE-mRNAs，如Rhamnogalacturonan I，在Portola中显著上调，这与它的耐热性相关。相比之下，参与蜡和角质层合成的GDSL酯酶/脂肪酶基因仅在Fronteras中显著下调，这表明它们与不耐热性有关。此外，我们还鉴定出了与这些差异表达基因相关的调控lncRNAs。这些转录组学见解为标记辅助选择和基因工程提供了有价值的候选基因和分子标记，为培育耐热草莓品种奠定了基础。