近日，中国农业大学园艺学院李天忠/张秋雷团队在New Phytologist期刊发表题为“Promoter Methylation of MdRNS3a Contributes to Alternaria Leaf Spot Resistance in Apple (Malus × domestica)”的研究成果。中国农业大学张秋雷副教授为论文第一作者，李天忠教授为论文通讯作者。
研究团队以苹果感病品种“金冠”、抗病品种“寒富”及“寒富×蜜脆”杂交群体中的抗病（10-28、10-92）与感病（9-118、10-69）后代为材料，对接种链格孢菌株ALT1后24小时叶片进行高通量small RNA测序分析，最终成功鉴定出一个受ALT1强烈诱导的新型5'tRNA的small RNA（5'tsRNA），并命名为tsRVal。功能分析表明，tsRVal并非病原侵染后的被动产物，而是参与苹果感病调控的重要因子。tsRVal能够负向调控免疫相关基因MdTIR-1的表达，从而削弱苹果对ALT1的抗性。
图1. 苹果中ALT1诱导的新型tsRVal鉴定
进一步研究发现，tsRVal来源于核糖核酸酶T2家族成员MdRNS3a对tRNA的特异性剪切。MdRNS3a介导产生的tsRVal随后与AGO1结合，通过RNA沉默途径抑制MdTIR-1表达，最终促进病害发生。
图2. MdRNS3a介导tsRVal生成并调控苹果抗病性
更为关键的是，研究进一步揭示了苹果抗病与感病差异背后的表观遗传调控机制。研究发现，MdRNS3a启动子区域的DNA甲基化水平在抗病与感病品种之间存在显著差异。其中，转录因子MdbHLH3能够结合MdRNS3a启动子并激活其表达，但这一过程受到启动子甲基化状态的直接影响。在感病品种中，ALT1侵染导致Region 1区域发生去甲基化，促使MdbHLH3结合并激活MdRNS3a表达，随后促进tsRVal大量生成，抑制靶基因MdTIR-1的表达，最终导致植株感病性增强。相反，在抗病品种中，ALT1侵染后启动子区域维持甲基化状态，阻碍了MdbHLH3的结合，从而抑制MdRNS3a的激活及tsRVal的产生，维持MdTIR-1的正常表达水平，最终赋予植株抗病性。上述结果表明，苹果抗病性的关键并不只是激活免疫基因，MdRNS3a启动子DNA甲基化可作为区分苹果品种对链格孢叶斑病抗性与感病性的分子标记，并为苹果抗病育种提供了新的理论模型。
图3. MdRNS3a启动子甲基化调控苹果抗斑点落叶病的分子模型
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