《BMC Plant Biology》：Transcriptomic analysis reveals long non-coding RNA involved in the key metabolic pathway in response to Botrytis cinerea in kiwifruit
编辑推荐：
为解决猕猴桃抗灰霉病（Botrytis cinerea）分子机制不明的问题，研究人员开展了对猕猴桃感染灰霉病后长链非编码 RNA（lncRNAs）的研究。通过高通量测序等技术，发现 126 个差异表达 lncRNAs，其靶基因与植物 - 病原体互作等通路相关，为培育抗灰霉病猕猴桃提供策略。
在水果种植领域，猕猴桃因其独特的口感和丰富的营养备受喜爱。然而，灰霉病（Botrytis cinerea）却如同一个 “隐形杀手”，给猕猴桃的产量和质量带来巨大威胁。这种由灰霉病菌引起的病害，常常在猕猴桃生长和储存过程中悄然出现，导致果实腐烂、变质，给果农带来严重的经济损失。目前，虽然对猕猴桃抗灰霉病的研究有一定进展，但分子机制仍未完全明晰，这使得培育抗病品种的工作面临重重困难。
为了攻克这一难题，重庆文理学院的研究人员开展了深入研究。他们聚焦于长链非编码 RNA（lncRNAs），这类不编码蛋白质的 RNA 分子在植物应对各种胁迫时发挥着重要作用，但在猕猴桃抗灰霉病方面的作用却尚不明确。研究人员希望通过探究 lncRNAs 在猕猴桃抗灰霉病过程中的作用机制，为培育抗病品种提供理论依据。最终，研究成果发表在《BMC Plant Biology》上。
在研究方法上，研究人员选用来自重庆黔江区的‘红阳’猕猴桃。在其花后约 130 天，挑选健康果实接种浓度为105孢子 /mL 的灰霉病菌，分别在接种后 0、24、48 和 72 小时采集感染部位组织样本 。之后，提取样本 RNA，构建 cDNA 文库并测序。运用多种软件对测序数据进行处理，如用 Trimmomatic 软件去除含测序接头的 reads，HISAT2 软件进行参考基因组比对等，从而鉴定出 lncRNAs，并进行差异表达分析、靶基因预测及功能分析，还通过 RT-qPCR 验证部分 lncRNAs 的表达。
研究结果如下：
- lncRNA 测序及鉴定：接种灰霉病菌后，猕猴桃病斑迅速扩大，从接种 0 天的0.14cm2扩展到 3 天的2.24cm2。对 12 个 cDNA 文库测序，获得大量高质量的 clean reads，平均 Q20 和 Q30 值分别为 98.15% 和 96.97%，GC 含量在 44.34 - 48.15% 之间，比对效率为 84.73 - 97.24% 。
- 差异表达 lncRNAs（DELs）的表达谱：对比感染组（T1 - T3）和对照组（T0），共鉴定出 277、2225 和 1991 个 DELs，其中 126 个 DELs 在三次比较中均存在，43 个上调，83 个下调。
- lncRNAs 与 mRNAs 的顺式和反式作用分析：顺式作用分析中，GO 分析表明 lncRNAs 的靶基因参与核苷酸代谢等多种生物学过程；KEGG 分析显示其主要富集在淀粉和蔗糖代谢等通路。反式作用分析中，GO 分析显示靶基因涉及代谢过程等；KEGG 分析表明主要富集在植物 - 病原体互作等通路。
- 共表达分析：对 DELs 与编码基因进行共表达分析，发现 lncRNAs 的靶基因参与蛋白质磷酸化等过程，KEGG 分析表明主要富集在植物 - 病原体互作、植物激素信号转导等通路。在植物激素信号转导通路中，不同 lncRNAs 及其靶基因对生长素、ABA、ETH、JA 和 SA 信号通路产生不同调节作用；在 MAPK 信号通路和淀粉与蔗糖代谢通路中，也存在类似的调节关系。
- DELs 的表达分析：通过 qRTPCR 验证 12 个 DELs 的表达，结果与 RNA - seq 数据趋势一致，证明了 RNA - seq 数据的可靠性。
研究结论和讨论部分指出，研究鉴定出 126 个响应灰霉病菌感染的 DELs，这些 lncRNAs 主要与淀粉和蔗糖代谢、MAPK 信号通路以及植物激素信号转导通路相关。在猕猴桃感染灰霉病菌后，植物激素信号通路和 MAPK 信号通路被激活，进而调节防御相关次生代谢产物的合成，增强猕猴桃的抗病能力。该研究为深入了解 lncRNAs 在猕猴桃应对生物胁迫中的作用机制提供了重要参考，为培育抗灰霉病猕猴桃品种奠定了理论基础，有助于推动猕猴桃产业的健康发展。
