近日，风景园林艺术学院李厚华教授团队在New Phytologist在线发表了一篇题为The eTM–miR858–MYB62-like module regulates anthocyanin biosynthesis under low-nitrogen conditions in Malus spectabilis的研究论文。该论文报道了由非编码基因与编码基因共同组建的eTM–miR858–MYB62-like模块在低氮条件下调控海棠花青苷生物合成的分子机制。博士生研究生孟佳欣为第一作者，硕士研究生王菡为共同第一作者，李厚华教授为通讯作者。

氮素是参与植物生长发育过程的大量营养元素，在植物的生命过程中起重要作用，在植物体内通过吸收、转运、同化及利用，最终促进植物生长发育。同时，氮素也是调节花青苷合成的重要元素之一。一般情况下，高氮会抑制花青苷的生物合成，而低氮会促进花青苷的生物合成。已有研究证明，在氮胁迫下，转基因拟南芥的花青素含量增加，同时低氮可以提高苹果、海棠叶片等植物中花青苷含量，但是其内在分子机制还未有详细的报道。随着高通量测序技术的发展，非编码基因已被证明在表观遗传、转录、转录后和翻译后水平上调节基因表达中起着关键作用，并影响植物花青苷生物合成途径。然而，在低氮条件下，非编码基因如何调控花青苷生物合成的分子机制尚不清晰。

为探索低氮条件下花青苷生物合成的调控机制，课题组对在低氮条件下表现出明显花青苷积累的海棠叶盘进行全转录组测序。基于全转录组数据分析，miR858被锁定为低氮条件下调控花青苷生物合成的关键microRNA，基因功能验证试验实验证实miR858过表达可以显著提高植物体内花青苷含量。通过双荧光素酶报告基因测定和GUS组织化学染色测定等实验发现，低氮条件下，miR858可以通过转录切割的方式负调控其下游靶基因MsMYB62-like。MsMYB62-like过表达可以显著降低总花青苷含量，而后通过酵母单杂交和双荧光素酶报告基因测定等实验结果表明，MsMYB62-like可以抑制花青苷生物合成通路中关键结构基因MsF3′H的表达，从而负向调节花青苷的生物合成。此外，该研究还探索了miR858的上游调控网络，构建了低氮条件下竞争性内源靶标模拟机制调控网络，，通过双荧光素酶报告基因测定和GUS组织化学染色测定等实验发现，eTM858-1和eTM858-2（lncRNA）通过靶标模拟结合miR858来起竞争性内源RNA的作用,降低miR858对MsMYB62-like的切割作用，进而间接负调控的海棠叶片花青苷的生物合成。基于以上结果，研究人员提出了低氮条件下，eTM–miR858–MYB62-like模块调控海棠叶片花青苷生物合成中的作用机制。该研究探索了低氮条件下海棠叶片表型变化背后的分子机理，为海棠及其他苹果属植物的分子育种提供了理论支持。

低氮条件下eTM–miR858–MYB62-like参与花青素生物合成的假设模型

李厚华教授课题组多年来以海棠为研究对象，探索园林植物种质资源收集、花果呈色机理育种和新品种选育研究。该研究获得了国家自然科学基金项目、陕西省重点研发计划等课题的支持。

原文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.18894

编辑：张晴

终审：徐海