与miR166a竞争性结合的长链非编码RNA参与番茄抗TYLCV的分子机制

Long non-coding RNAs play important roles in biotic stresses. By strands-specific RNA sequencing, a long non-coding RNA slylnc0195 was found to be highly expressed after TYLCV infection only in resistant tomato. Total genomic DNA accumulation of TYLCV-infected resistant tomatoes was accumulated in silenced slylnc0195. More importantly, we found that this lncRNA acted as competing endogenous target mimics for tomato miR166a involved in the TYLCV infection and influenced the expression miR166a targets, class III HD-Zip transcription factor. However, the slylnc0195 in suspecitiple resistant tomato can not bind to miR166a. So questions about how the slylnc0195 was involved in the TYLCV and whether the targets of miR166a, HD-Zip III transcription factor were in response to the TYLCV infection were unknown. To solve these problems, we will gain the slylnc0195 overexpressed trangenic lines and the knockout mutants by CRISPR-CAS9 technology. And the network and function of slylnc0195, miR166a and HD-Zip III transcription factor will be studied. The aim is to prove the TYLCV resistance of slylnc0195 and its mechanism of resistant to TYLCV in tomato.

长链非编码RNA在植物的生物胁迫过程中发挥重要作用。通过链特异性转录组测序发现一个只在抗病材料诱导表达的长链非编码RNAslylnc0195，将其沉默后，番茄对TYLCV的抗性显著降低。抗病番茄的slylnc0195可以作为番茄miR166a的竞争性内源RNA，竞争性结合miR166a，从而影响其靶基因的表达。感病番茄的slylnc0195没有miR166a的结合位点。因此，slylnc0195如何参与到番茄抗TYLCV调控，是否通过调控miR-166a靶基因HD-Zip III转录因子参与到番茄抗TYLCV抗性中，需要进一步研究。为了阐明上述问题，本项目拟采用过量表达和基因敲除技术，研究slylnc0195、miR166a及其HD-Zip III转录因子在抗TYLCV中的关系和作用，最终阐明slylnc0195在番茄抗TYLCV过程中分子机理，解析slylnc0195的抗病机制。

长链非编码RNA在植物的生物胁迫过程中发挥重要作用。通过链特异性转录组测序发现一个只在抗病材料诱导表达的长链非编码RNAslylnc0195，将其沉默后，番茄对TYLCV的抗性显著降低。抗病番茄的slylnc0195可以作为番茄miR166a的竞争性内源RNA，竞争性结合miR166a，从而影响其靶基因的表达。感病番茄的slylnc0195没有miR166a的结合位点。为了研究slylnc0195是否参与到番茄TYLCV调控中，我们获得了slylnc0195的过表达和基因编辑番茄植株，发现在过表达番茄中，miR166a的表达下降，其靶基因表达显著上升，病毒量则减少；在基因编辑番茄中，miR166a的表达上升，其靶基因表达量则明显下降，病毒量则显著升高。这些结果表明slylnc0195作为miR166a竞争性性RNA参与到番茄的抗TYLCV中。我们对感病番茄进行转录组重新分析，发现了2056个长链非编码RNA，包括1767个基因间区长链非编码RNA。此外，我们在番茄基因组中鉴定到93个凝集素受体蛋白激酶，其中L型为23个，G型为69个，C型只有1个。大多数凝集素受体蛋白激酶参与了番茄磷酸化、蛋白修饰过程。在抗病材料中将凝集素受体蛋白激酶基因沉默后发现，番茄体内的TYLCV病毒含量显著上升。植物环状RNA在植物生长发育、生物与非生物胁迫等生物过程中发挥了重要作用。我们对转录组数据进行分析，鉴定出184个环状RNA，其中有114个环状RNA（62%）来源于编码基因的外显子，63个环状RNA来源于基因间区环状RNA。通过设计背靠背引物，能扩增出相应的环状RNA并测序验证。此外，通过VIGS实验，验证了环状RNA在番茄抗TYLCV中的功能。总之，上述结果阐明了番茄的长链非编码RNA和环状在番茄抗TYLCV的调控机制，为番茄抗病育种提供了一个理论基础。