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综述:表观遗传学在番茄胁迫适应中的作用
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月16日 来源:New Crops CS5.2
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这篇综述系统阐述了表观遗传机制(DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA)在番茄应对非生物胁迫(热/冷/干旱/盐害)和生物胁迫(真菌/细菌/病毒)中的调控作用,揭示了HDA(组蛋白去乙酰化酶)、HSF(热休克因子)、NBS-LRR(核苷酸结合位点-富亮氨酸重复)等关键分子靶点的功能,为培育抗逆番茄品种提供了表观遗传育种新策略。
表观遗传机制在番茄胁迫适应中的多维调控
热胁迫响应中的表观编程
当环境温度超过番茄最适生长范围10-15°C时,SWI2/SNF2染色质重塑蛋白DDM1通过促进DNA甲基转移酶接触异染色质,调控热响应基因表达。热休克因子HSFB1招募组蛋白乙酰转移酶HAC1形成转录复合物,激活热激蛋白(HSP)基因表达。小分子RNA miR319d和miR169通过HSF-NF-YA反馈环路精细调节热适应过程,其中miR169过表达株系通过上调HSFA2/HSFA3显著增强耐热性。
低温胁迫与表观记忆
4°C低温处理导致番茄果实成熟相关基因启动子区DNA超甲基化,抑制乙烯生物合成关键基因表达。长链非编码RNA(lncRNA)MSTRG18363作为miR1918的分子诱饵,解除其对免疫基因SlATL20的抑制,增强对灰霉病(Botrytis cinerea)的抗性。组蛋白去甲基化酶SlJMJ524通过调控金属转运蛋白基因表达,显著提升镉(Cd2+
)胁迫下的存活率。
干旱与盐胁迫的表观交叉调控
干旱诱导番茄ASR2基因位点发生DNA去甲基化和H3K9me2标记去除,激活渗透调节通路。组蛋白变体H1-S在缺水叶片中特异性积累,与SlHDA1/SlHDA3协同调控气孔关闭。盐胁迫下,SlSAMS1通过CHG型甲基化修饰SlGI基因体,增强离子稳态调控能力。野生种S. pennellii中鉴定的lncRNA通过ABA(脱落酸)和乙烯信号通路赋予高耐盐性。
病原体防御的表观武器库
针对晚疫病菌(Phytophthora infestans),lncRNA08489通过ceRNA机制竞争性结合miR482e-3p,解除其对NBS-LRR抗病基因的沉默。组蛋白泛素化酶SlHUB1/SlHUB2通过调控苯丙烷代谢和SA(水杨酸)通路增强病原抗性。病毒防御中,TYLCV病毒蛋白V2通过竞争性结合HDA6(组蛋白去乙酰化酶6)逃逸宿主甲基化沉默系统。
未来育种方向
整合多组学数据揭示的H3K4me3/H3K27me3等组蛋白修饰动态,与CRISPR表观编辑技术结合,可精准调控SlGA2ox4等胁迫响应基因。表观等位基因的跨代遗传研究将为选育具有"胁迫记忆"的番茄品种提供新思路,应对气候变化下的农业生产挑战。
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