mRNA-miRNA网络调控了由中国白菜jly突变体中的BrRNE可变剪接变异引起的幼叶黄化现象

《Journal of Integrative Agriculture》：The mRNA-miRNA networks regulate juvenile leaves yellowing in Chinese cabbage jly mutant caused by BrRNE alternative splicing variants

　　

Xing Li|Hao Liang|Mengyao Yuan|Kehui Ren|Jingsen Yan|Yuna Jiang|Qianyun Wang|Lisong Ma|Yin Lu|Xiaowei Ren|Daling Fen|Mengyang Liu|Dongmin Wu|Jie Li|Xiaomeng Zhang|Wei Ma|Jianjun Zhao

华北作物改良与调控国家重点实验室、河北省蔬菜种质创新与利用重点实验室、河北省蔬菜产业协同创新中心、河北农业大学园艺学院，中国保定071000

摘要

叶色是中国白菜（Brassica rapa L. ssp. Pekinensis）最重要的农艺性状之一。然而，中国白菜叶色形成的分子机制仍大部分未被探索。在本研究中，从一个EMS诱变的中国白菜A03突变体库中筛选出了一种幼叶黄化（jly）突变体。jly突变体表现出叶绿素和淀粉含量降低、光合效率受损、黄化幼叶中活性氧（ROS）积累以及叶绿体发育异常。通过MutMap和KASP技术，鉴定出基因BrRNE调控中国白菜的幼叶黄化表型。BrRNE在叶片中优先表达，并定位于叶绿体中。VIGS验证证实了BrRNE基因与叶黄化表型之间存在显著关联。BrRNE突变会导致可变剪接现象的发生。Western blot分析表明，BrRNE突变会抑制jly突变体中与光合作用相关蛋白质的表达。转录组分析显示，jly突变体中逆向信号通路显著激活，同时叶绿体质量控制系统的基因表达上调。参与叶绿素代谢、糖代谢及光合作用相关通路的基因表达受到抑制。此外，还鉴定出一些参与调控叶绿素代谢和糖代谢通路基因表达的miRNA，包括bra-miR824-p3、mtr-miR171b、bra-miR390-3p和ath-miR158a-3p。本研究确定了BrRNE基因作为幼叶黄化表型的调控因子，并构建了一个全面的miRNA-mRNA共调控网络，从细胞内信号传递的角度阐释了叶色形成的过程。