控制脐橙果皮蜡质合成和运输的关键非编码RNAs的筛选和功能鉴定

The wax layer of fruit peel acts as an outmost obstacle to protect navel orange against biotic and abiotic stresses. In this project, the mRNAs and ncRNAs expression differences will be compared between the fruit peels of‘Newhall’navel orange and its bud mutant variety ‘Ganqi 3’ by Illumina sequencing. The target genes of differential expressional ncRNAs were identified to screen the ncRNAs related to wax biosynthesis and export of navel orange. The function of key wax-related ncRNAs were identified by Real-time quantitative PCR, RLM-5’RACE and transgenic technology. Finally, the ncRNAs-mRNAs network will be constructed by ncRNAs and mRNAs combined analysis to illuminate the molecular mechanism of wax biosynthesis and export in navel orange at the transcriptional, post transcriptional, and post-translational levels.

脐橙果皮蜡质是覆盖在果实最外面的保护层，具有抵御生物和生物胁迫等重要的生理功能。本项目利用申请者培育的果皮光泽型蜡质芽变新品种“赣脐3号”和其母本品种“纽荷尔脐橙”为研究材料，运用高通量测序技术比较两材料果实发育过程中mRNAs和各类非编码RNAs（non-coding RNAs，ncRNAs）的表达谱差异，鉴定差异表达ncRNAs的靶基因，筛选调控脐橙蜡质合成与运输的关键ncRNAs。并通过实时定量PCR、RLM-5’RACE和转基因等技术验证关键蜡质ncRNAs的功能。最后，通过mRNA与ncRNAs的联合分析，构建ncRNAs控制脐橙果皮蜡质合成和运输的调控网络，从而从转录、转录后和翻译后等多个水平解析ncRNAs控制脐橙果皮蜡质合成和运输的分子机理。

表皮蜡质覆盖在柑橘器官表面，在柑橘抵御非生物胁迫过程中起了重要作用。目前，柑橘表皮蜡质合成和运输机理尚不明确。“赣脐3号”是“纽荷尔脐橙”的芽变品种，其果皮蜡质含量和蜡质晶体数目显著下降，为研究调控柑橘表皮蜡质合成和运输的分子机理提供了优良的材料。本项目利用高通量测序从“纽荷尔脐橙”和“赣脐3号” 3个果实发育时期果皮中鉴定出3666个miRNAs、3310个lncRNAs和3208个circRNAs。在WT6-vs-MT6比较组中共发现131个差异表达miRNAs，4个差异表达lncRNAs，48个差异表达circRNAs；在WT8-vs-MT8比较组中共发现192个差异表达的miRNAs，198个差异表达lncRNAs，151个差异表达circRNAs；在WT11-vs-MT11比较组中发现430个差异表达miRNAs，293个差异表达lncRNAs、203个差异表达circRNAs。对差异表达ncRNAs的靶基因或来源基因进行了预测、功能富集分析和mRNA与ncRNAs间的联合分析，筛选出了miR1134-y、novel-m0008-3p、novel-m1088-5p、novel-m0008-3p、TCONS_00061795、TCONS_00026611、novel_circ_001300等可能调控脐橙果皮蜡质合成和运输的ncRNAs。使用实时荧光定量PCR分析了部分ncRNAs在“纽荷尔脐橙”和“赣脐3号”果皮发育过程中的表达模式。并使用转基因技术验证了novel-m0008-3和miR1134-y分别靶向蜡质合成基因CsCER1和CsMYB16。其中novel-m0008-3p具有调控柑橘叶片失水率的功能。而CsMYB16可以调控植物表皮蜡质积累，并提高植物抗旱性。本项目研究成果为解析ncRNAs调控柑橘表皮蜡质合成和运输的分子机理奠定了基础。