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番茄常受黄瓜花叶病毒（CMV）侵害，而摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae）共生可增强其抗性。研究人员聚焦长链非编码 RNA（lncRNAs）展开研究，发现 3210 个 lncRNAs，明确其在代谢和防御中的作用。该研究为提升番茄抗病性提供了理论依据。
在农业生产的大舞台上，番茄（Solanum lycopersicum L.）是当之无愧的重要角色，深受全球各地人们的喜爱。然而，番茄的生长之路却充满坎坷，黄瓜花叶病毒（CMV）这个 “恶魔” 常常对其发起攻击。CMV 属于 Bromoviridae 科 Cucumovirus 属，能感染超过 1200 种植物，涉及 100 多个科，严重影响番茄的产量和品质 。当前，防治 CMV 的常规手段，如减少传染源、消灭传播媒介等，效果并不理想，且成本高昂。
与此同时，自然界中也存在着 “守护天使”—— 摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae），它属于 Glomeraceae 科，能与番茄根系形成共生关系，增强番茄对养分的吸收，激活其抗逆和防御机制。但非编码 RNA（ncRNAs）在摩西管柄囊霉介导的番茄抗病毒防御过程中发挥何种作用，此前却鲜为人知。为了揭开这个神秘的面纱，来自伊朗赞詹大学、伊朗核科学与技术研究院以及澳大利亚新南威尔士州初级产业与区域发展部的研究人员携手合作，深入开展研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上。
研究人员主要运用了 RNA 测序（RNA-seq）技术，从 NCBI 的 Sequence Read Archive（SRA）数据库获取原始 RNA-Seq 数据集，经过一系列严格的数据处理和分析流程，探索长链非编码 RNA（lncRNAs）在番茄应对 CMV 感染和摩西管柄囊霉定植过程中的奥秘。
番茄 lncRNAs 的鉴定
研究人员对 12 个 SRA 数据集进行分析，成功鉴定出 3210 个 lncRNAs，其中 3194 个为新发现的 lncRNAs，16 个为保守型 lncRNAs。这些 lncRNAs 长度在 250 - 4684 核苷酸之间，数量比以往研究更多，这得益于研究中采用的更先进、严格的发现方法，如从头组装（de novo assembly）技术，不依赖参考基因组，从而能发现更多新的 lncRNAs。
lncRNAs 的表达谱分析
通过对不同处理（CMV 感染（TC）、摩西管柄囊霉定植（TM）、二者共同作用（TCM））下番茄 lncRNAs 表达的分析发现，多种 lncRNAs 的表达出现显著变化。例如，在 TC 处理中，187 个 lncRNAs 表达上调，75 个下调；TCM 处理中，168 个上调，19 个下调；TM 处理中，14 个上调，17 个下调。部分 lncRNAs 在不同处理中呈现出相似的表达趋势，如 Sl_lncRNA_794 等 6 个 lncRNAs 在 TCM 和 TM 处理中均上调，暗示它们可能参与摩西管柄囊霉介导的免疫激活；而 Sl_lncRNA_203 等 7 个 lncRNAs 在 TC 和 TCM 处理中均下调，可能与 CMV 诱导的易感性相关 。主成分分析（PCA）和热图分析进一步表明，CMV 感染导致番茄转录发生显著变化，摩西管柄囊霉定植则能调节番茄对 CMV 感染的转录反应。
lncRNA 相关基因的染色体分布与 KEGG 分析
研究发现，这些 lncRNAs 分布在番茄的 12 条染色体上，不同染色体上的 lncRNAs 数量存在差异，如 1 号染色体上数量最多。对其共定位基因的分析显示，这些基因在催化活性、氧化还原酶活性等分子功能，小分子代谢、羧酸代谢等生物过程，以及细胞内细胞器等细胞组分相关的类别中显著富集 。KEGG 通路分析表明，CMV 感染影响植物的碳代谢、光合作用等关键代谢途径，而摩西管柄囊霉定植可能通过 lncRNA 介导的机制缓解 CMV 对光合作用的破坏，如在 TCM 处理中，与上调 lncRNAs 相关的基因富集在乙醛酸和二羧酸代谢、碳代谢等重要通路中 。
lncRNA - miRNA 相互作用预测
研究人员预测了 lncRNAs 与 miRNAs 的相互作用，发现不同处理下存在多种相互作用关系。例如，在 TC 处理中，多个上调或下调的 lncRNAs 与 sly - miR166a/b、sly - miR171a/c 等 miRNAs 相互作用；在 TCM 处理中，Sl_lncRNA_1014 与 sly - miR395a/b 相互作用，靶向参与碳代谢、氨基酸生物合成等过程的 mRNA 。这些 miRNAs 在植物应激反应中发挥着重要作用，如 miR160 参与调节植物激素介导的防御和生长平衡，miR166 与病毒感染的易感性相关 。
番茄 lncRNAs 的亚细胞定位分析
亚细胞定位分析显示，大多数差异表达的 lncRNAs 主要定位于细胞质中。在 TC、TCM 和 TM 处理中，细胞质中的 lncRNAs 数量均多于细胞核中的数量。细胞质中的 lncRNAs 可能通过调节 mRNA 稳定性、翻译等过程，在转录后水平发挥调控作用；而细胞核中的 lncRNAs 则可能参与染色质结构调节、转录调控等过程 。
综上所述，该研究发现了大量番茄 lncRNAs，并揭示了它们在应对 CMV 感染和摩西管柄囊霉定植过程中的表达变化、潜在功能以及与 miRNAs 的相互作用。这些 lncRNAs 参与调节碳代谢、氨基酸生物合成和次级代谢产物合成等关键代谢途径，对植物防御至关重要。研究结果为理解植物与病原菌的相互作用机制提供了新视角，也为通过调控 lncRNAs 提升番茄及其他作物的抗病性提供了理论依据和潜在靶点，具有重要的理论和实践意义。未来，还需要进一步深入研究这些 lncRNAs 的具体功能和作用机制，以推动农业生产的可持续发展。
