Molecular Cell | 中山大学陈月琴团队发现植物新型Lnc-eRNA，XSER1通过促进染色质成环调控水稻广谱抗病性

在真核生物中，增强子及其转录产物eRNA（enhancer RNA）是基因表达调控的重要元件。然而在植物中，一类特殊的、转录起始位点与增强子区域重叠的长链非编码RNA——Lnc-eRNA是否存在，以及它们如何在病害防御中发挥作用目前尚未清楚。

近日，中山大学生命科学学院陈月琴教授团队在国际权威期刊Molecular Cell上发表了题为The XSER1 lncRNA acts as an enhancer RNA and confers resistance to pathogens by promoting chromatin loop formation in rice的研究论文。该研究首次在水稻中系统鉴定了一类响应病原菌的Lnc-eRNA，并深入揭示了其中一员XSER1 通过招募转录因子OsbHLH94，促进染色质环的形成，从而激活邻近组蛋白去甲基化酶基因 OsJMJ707 的表达，负向调控水稻抗病性的全新分子机制。更重要的是，敲低XSER1 可显著增强水稻对白叶枯病、条斑病和稻瘟病的广谱抗性，且不造成发育缺陷，为水稻抗病育种提供了极具潜力的新靶点。

研究团队的前期工作发现，水稻受病原菌侵染后，大量lncRNA异常积累。在该研究中，基于DHS（DNase I超敏感位点）预测增强子，结合病原菌响应lncRNA表达谱，从567个响应白叶枯病菌的lncRNA中筛选出64个候选Lnc-eRNA。将这类lncRNA命名为XSER（Xanthomonas Susceptible Enhancer RNA）。其中，XSER1（XLOC_197201）具有典型的eRNA特征，受病原菌诱导快速且瞬时上调。

利用dCas9-TV系统激活XSER1内源转录（XSER1-TV）和RNAi干扰（XSER1-RNAi）及CRISPR-Cas9敲除（xser1-KO）材料，发现XSER1-RNAi和xser1-KO植株对白叶枯病菌、条斑病菌、稻瘟病菌及纹枯病菌均表现出更强的抗性，病斑长度显著缩短，防御相关基因（OsPR1a, OsPR1b, OsPR10a）表达上调。而激活XSER1表达（XSER1-TV）则使水稻更感病。这表明XSER1是一个感病相关Lnc-eRNA，抑制其表达可赋予水稻广谱抗病性。

进一步研究发现，XSER1在cis上调控邻近基因OsJMJ707 的表达。XSER1-RNAi植株中仅OsJMJ707 表达下调，而对另外两个邻近基因无影响；OsJMJ707 编码一个H3K4去甲基化酶，其敲除株系（Osjmj707-KO）表现出与XSER1-RNAi类似的抗病表型，而OsJMJ707 过表达植株表现出感病性增加。转录组测序表明，XSER1-RNAi和jmj707-KO植株中光合相关基因的表达下调，显著降低了叶片光系统II的量子产额和电子传递效率；同时增加了活性氧（ROS）的积累。

那么，XSER1是如何调控OsJMJ707的呢？通过RNA pull-down结合质谱分析，发现XSER1与转录因子OsbHLH94特异性互作。TriFC和RIP实验进一步证实了二者的体内结合。功能分析显示，OsbHLH94敲除株系也表现出增强的抗病性，且染色质可及性和染色质环形成频率均降低，与XSER1-RNAi表型一致。此外，OsbHLH94可直接结合OsJMJ707启动子并激活其转录，而XSER1的加入可进一步增强这种激活效应。

综上所述，该研究首次在植物中鉴定并功能解析了一个Lnc-eRNA——XSER1。它作为一个病原菌诱导的增强子RNA，通过招募转录因子OsbHLH94，促进染色质成环，在cis上激活邻近组蛋白去甲基化酶基因OsJMJ707的表达，进而抑制水稻防御反应。更重要的是，XSER1在正常生长条件下表达极低，敲除后不影响水稻生长发育，却显著增强对多种病害的广谱抗性，打破了传统上抗病与生长发育之间的权衡，展示了Lnc-eRNA作为作物抗病育种精准靶点的潜力。

中山大学生命科学学院博士研究生袁超和蒋杰为论文共同第一作者，陈月琴教授、周燕飞副研究员和博士后何瑞瑞为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金重大研究计划和区域联合基金重点等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2026.02.013