安徽农业大学原校长团队在国际知名期刊上发表研究论文

近日，安徽农业大学茶树种质创新与资源利用全国重点实验室夏涛教授团队在Plant Physiology上发表题为“Analysis of lncRNA-mRNA pairs induced byColletotrichum camelliaerevealsCslnc170as a regulator ofCsLOX4in tea plants”的研究论文。首次阐明茶树中Cslnc170-CsLOX4基因对作为抗病的关键调控因子增强茶树对炭疽病抗性的分子作用机制。本研究揭示了lncRNA-mRNA组合的调控作用机制，为提升茶树抗病性提供了潜在的分子靶点。

茶树炭疽病（由Colletotrichum camelliae引起）是茶树的主要病害，严重影响茶叶产量和品质。植物通过非编码RNA（如长链非编码RNA, lncRNA）广泛调控免疫反应，但其在茶树抗病中的作用尚不明确。为此，本研究通过RNA测序技术分析了炭疽病侵染后茶树叶片中差异表达的lncRNA和mRNA。通过位置关联和碱基互补预测，确定了524个反义lncRNA-mRNA对和3,588个顺式lncRNA-mRNA对。功能验证中，此研究聚焦于顺式基因对Cslnc170-CsLOX4，其中Cslnc170位于CsLOX4基因下游9,254 bp处。CsLOX4编码13-脂氧合酶（13-LOX），是茉莉酸（JA）生物合成途径的上游催化酶，而JA途径在植物抗病中至关重要。

为探究Cslnc170如何调控CsLOX4的表达，本研究首先通过qRT-PCR和反义寡核苷酸（AsODN）介导的基因沉默实验，验证了Cslnc170与CsLOX4的表达相关性：沉默Cslnc170显著降低CsLOX4表达，反之亦然。进一步机制研究表明，Cslnc170通过其二级结构中的loop4区域（252-271 bp）与CsLOX4启动子区（-930至-952 bp）结合，激活CsLOX4基因的转录（图1）。

图1. Cslnc170调控CsLOX4的分子机制解析

在清楚Cslnc170如何调控CsLOX4的分子机制的基础上，接下来的问题是明确Cslnc170-CsLOX4基因对如何调控茶树抵抗炭疽菌的生理功能？为了解析这个问题，本研究利用农杆菌介导的瞬时过表达和AsODN沉默技术，在茶树叶片中进行抗病性测试。结果显示，过表达Cslnc170和CsLOX4都显著增强对炭疽病的抗性，病斑面积减少50%以上；相反，沉默任一基因都导致病斑面积扩大。值得注意的是Cslnc170的loop4缺失突变体则丧失抗病调控能力，表明其结构域在抗病中不可或缺。

图2. CsLOX4与Cslnc170在茶树炭疽病抗性中的功能解析

综上，本研究首次阐明Cslnc170-CsLOX4基因对通过JA途径增强茶树抗炭疽病的分子机制。Cslnc170作为lncRNA直接激活CsLOX4转录，促进JA积累，从而强化防御响应。这一发现不仅拓展了lncRNA在植物免疫中的功能认知，还为茶树抗病育种提供了潜在靶点。未来研究可探索其他lncRNA-mRNA对在次级代谢通路中的作用，以开发更高效的抗病策略。

图3. Cslnc170-CsLOX4调控茶树炭疽病抗性作用模式图

安徽农业大学为第一单位，茶树种质创新与资源利用全国重点实验室博士后姜婷和已毕业硕士研究生刘诚为共同第一作者，夏涛教授和高丽萍教授为共同通讯作者。安徽农业大学刘亚军教授、蒋晓岚副教授、王海燕副教授和王娜娜副教授等对本研究做出了重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf401