LncRNA4504功能缺失番茄的构建及其在MeJA介导果实品质及抗性中的作用

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采后果蔬在贮运过程中由于自身代谢、病原菌侵染等因素,易腐烂变质。茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)作为一种植物内源性激素在维持采后果实品质、诱导果蔬抗性等方面受到广泛关注。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是广泛分布于基因组中的一种不具备编码能力的RNA,可作为一种重要因子参与调控植物的生物/非生物胁迫。尽管MeJA在番茄采后品质及抗病性中的作用已被证实,但关于lncRNA在MeJA介导的果实采后品质及抗病性中的功能及调控机制还未见报道。我们前期实验发现响应于MeJA处理,番茄果实中lncRNA4504(LOC104644504)的表达量显著上升,为了进一步研究其在MeJA调控果实品质及抗性中的作用,我们通过病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术,对番茄果实lncRNA4504进行沉默并对果实品质以及灰霉病抗性进行研究。研究结果具体如下所示:(1)通过烟草脆裂病毒介导的VIGS技术对番茄果实中的lncRNA4504进行沉默,经实时荧光定量PCR分析发现,相比于对照组,lncRNA4504表达量在沉默组果实中降低了70.65%,表明lncRNA4504沉默番茄果实构建成功。(2)利用外源MeJA(0.05 mol/L)对番茄果实进行熏蒸处理12 h,结果表明MeJA抑制番茄果实硬度和可滴定酸含量的下降、超氧阴离子产生速率以及过氧化氢在贮藏后期的含量。提高了抗坏血酸、谷胱甘肽的含量,提高了超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性。而lncRNA4504沉默削弱了MeJA处理对果实产生的上述效应。(3)MeJA提高了番茄果实总酚和总黄酮含量,诱导抗病相关酶(多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶、β-1,3葡聚糖酶和几丁质酶)的活性;促进了茉莉酸(jasmonic acid,JA)合成及信号转导相关基因(SlAOC、SlAOS、SlLoxD、SlMYC2和SlCOI1)、JA介导的防御相关基因(SlPR1、SlPR-STH2以及SlPIII)的表达量,抑制了采后果实发病率及病斑直径。而lncRNA4504沉默明显抑制了MeJA对果实抗病性的诱导效果。(4)构建了CRISPR/Cas9-lncRNA4504基因编辑载体,并通过农杆菌介导的番茄遗传转化法和植物组织培养技术培育lncRNA4504缺失型转基因植株。
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