長鏈非編碼RNA 在園藝植物中的研究進展

張紅娜，王 燦

（1.海南大學三亞南繁研究院，海南 三亞 572025；2.海南大學熱帶農林學院，海南 儋州 571737）

長鏈非編碼RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）是指長度大于200 nt，由RNA 聚合酶轉錄而來但不具備或具備較弱編碼蛋白能力，能夠直接在表觀遺傳、轉錄、轉錄后、翻譯和翻譯后水平上調控基因的表達的RNA［1］。真核生物體中只有大約2%的RNA 能夠參與蛋白編碼，剩余約98%的RNA 為非編碼RNA（ncRNA），lncRNA 屬于ncRNA 的一種。由于非編碼RNA 不能參與蛋白質的編碼，一直以來都被認為是沒有作用的“基因組垃圾”，直到1984 年真核生物中的第一個lncRNA——H19 在小鼠中被鑒定［2］。1994 年，植物中的第一個lncRNA——ENOD40（EARLY NODULIN 40）在大豆和蒺藜苜蓿中被鑒定，并被發現在豆科植物根瘤形成中發揮作用，同時確定了lncRNA 以RNA 的形式發揮作用而不是蛋白質［3］?；蚪M學時代到來后，許多研究發現植物基因組的未注釋區域廣泛存在轉錄［4］，因此開始了全基因組lncRNA 的鑒定嘗試。lncRNA種類繁多、功能機制復雜，在植物生長發育過程中發揮著重要作用，其中主要包括調控植物的生殖生長發育、參與植物脅迫響應等［5］。

鑒于在真核生物生長發育過程中的重要性，lncRNA 成為近年研究熱點。雖然相比于動物，植物lncRNA 的探索仍處于初級階段，但其基本的功能形式及機制已在多種模式植物中被了解。除擬南芥、水稻等模式植物外，lncRNA 在多種園藝植物中也得到鑒定，如蘋果［6］、葡萄［7］、番茄［8］、甘藍［9］等。園藝植物在人們生活中扮演著重要角色，園藝植物研究是農業發展重要的組成部分。園藝植物lncRNA 的研究不僅可以完善植物lncRNA 的調控機制，也將推動園藝植物的分子育種。近年來，園藝植物lncRNA 被證明可以參與到代謝物產生、植株的生長發育以及生物、非生物脅迫響應中。本文就植物lncRNA 的產生、分類、功能機制進行總結，并對目前園藝植物中所鑒定到的lncRNA 及其生物學功能進行概述，以期對園藝植物中lncRNA 的進一步鑒定及深入研究提供良好的基礎和依據。

1 lncRNA 的產生及特性

1.1 lncRNA 的產生

植物lncRNA 的總數約占ncRNA 的80%，是參與生物過程調控的關鍵成分［10］。雖然lncRNA沒有潛在的編碼能力，但其與mRNAs 一樣大部分由RNA 聚合酶Ⅱ（Pol Ⅱ）轉錄而來，只有小部分由植物特有的RNA 聚合酶Ⅳ或Ⅴ轉錄而來。植物體內的lncRNA 一般有5 種來源：（1）基因結構變異，導致可編碼蛋白的轉錄本無法正常翻譯而生成lncRNA；（2）染色體重組導致非轉錄區域合并lncRNA；（3）非編碼基因復制過程中，發生反轉座插入產生lncRNA；（4）串聯重復序列的復制產生lncRNA；（5）轉座子插入引入功能性啟動子，使非轉錄區域具有轉錄活性，從而生成具有功能的lncRNA。

1.2 lncRNA 的特性

lncRNA 在植物基因組中的數量眾多，且沒有共同的進化起源，因此其種類繁多，保守性也較低。研究發現，具有生物功能的lncRNA 的共同特征與蛋白質類似，一般具有以下特點：（1）轉錄本長度較長且轉錄豐度低。lncRNA 的轉錄本長度超過200 nts，但通常比mRNA 編碼的轉錄本短，且表達拷貝數較低，所以一般在轉錄組測序的數據中很難被鑒定，但是lncRNA 的低表達確保了其對靶標的特異性。另外，部分lncRNA 含有開放閱讀框（ORF），且具有翻譯成小肽的潛力。（2）結構與mRNA 類似且具有可折疊能力。lncRNA 的結構與mRNA 相似，其在5’-有帽子結構，3’-有poly（A）尾巴，且可以被剪接。此外，lncRNA 可以折疊成二級或更高級的結構，使其在靶向蛋白質或基因位點時更加靈活。（3）表達特異性高但保守性低。lncRNA 表現出高度的組織及細胞特異性，甚至在不同生長發育時期表現出不同表達量，且其表達受到環境因素的強烈影響。lncRNA 的亞細胞定位通常在細胞核中，以便與DNA、RNA、蛋白質發生相互作用，但少部分也可流出到細胞質及其他位置中。與mRNA 相比，大多數lncRNA 在物種間的序列保守性較低，這可能是由于其寬松的結構導致其在選擇過程中快速進化的結果，而其序列變化的多樣性可能是物種多樣性的一個主要因素［11］。

2 lncRNA 的分類

2.1 根據lncRNA 與編碼區域的相對位置分類

根據lncRNA 在基因組中相對于蛋白質編碼基因的位置，可以將lncRNA 分為5 類：由編碼基因重疊區域轉錄而來的正義lncRNA；由編碼基因的反義鏈轉錄而來的反義lncRNA；由編碼基因的啟動子區域轉錄而來，但其轉錄方向與啟動子方向相反的雙向lncRNA；由編碼基因內含子區域轉錄而來的基因內lncRNA；由兩個編碼基因之間的非編碼區轉錄而來的基因間lncRNA。

2.2 根據lncRNA 的轉錄位置分類

根據lncRNA 的轉錄位置，可以將lncRNA分為啟動子上游型lncRNA、啟動子相關型lncRNA、轉錄起始位點型lncRNA、非翻譯區lncRNA、增強子相關lncRNA 和轉座子相關lncRNA。其中，增強子相關lncRNA 和轉座子相關lncRNA 研究受到越來越多的關注，增強子相關lncRNA 由于其長度較小容易被外泌體降解，因此植物大部分增強子相關lncRNA 的功能是未知的，而轉座子相關lncRNA 主要與植物的轉座子互相影響，轉座子可以影響lncRNA 的產生，轉座子相關lncRNA 也能影響轉座子的活性［12］。

2.3 根據lncRNA 的作用形式分類

根據lncRNA在不同調控水平下的作用方式，可以將其分為4 類：（1）信號分子類lncRNA，作為信號分子調控鄰近基因的表達。（2）誘餌分子類lncRNA，作為誘餌招募轉錄因子、染色質修飾物等RNA 結合蛋白（RBP）間接調控基因的表達，或者作為誘餌誘導結合miRNAs，阻斷與其特異性靶基因的互作。（3）引導類lncRNA，可以引導RNA 結合蛋白復合體定位到特定位置或招募染色質修飾酶到靶基因，從而調控靶基因的表達。（4）支架分子類lncRNA，通過其本身多種不同的功能結合域與不同的蛋白復合體或效應因子結合，從而實現其分子功能。

3 植物lncRNA 的功能機制

3.1 干擾鄰近基因的轉錄表達

lncRNA 發揮調控功能的方式繁多、調控機制復雜，可在轉錄前、轉錄后、翻譯前、翻譯后以及表觀遺傳等多個層面實現對植物生長發育過程的影響（圖1）［10］。當lncRNA 鄰近其下游調控基因（距離小于100 kb）時，通常會對其下游基因進行順式調控，一般有3 種方式 。首先，當lncRNA 結合到臨鄰近基因附近區域時，使得RNA pol Ⅱ由于空間阻礙而無法結合到相應區域，導致轉錄受抑制；第二種方式是距離相近的lncRNA 和鄰近基因如果同時進行轉錄，二者所需的轉錄因子及RNA pol Ⅱ等在空間中產生競爭，導致mRNA 的轉錄效率下降；最后，如果lncRNA 區含有順式調控元件，當其開啟轉錄時，可對下游基因進行調控。例如，尖孢鐮刀菌侵染香蕉后，鑒定到的DELs 通過順式調控鄰近的mRNA 表達參與響應病菌脅迫，其中LNC_000607位于Ma03_t33700.1的上游，并調控參與Ma03_t33700.1水楊酸（SA）信號轉導，Ma03_g02640.1受到其上游LNC_000457的調控，參與真菌感染條件下茉莉酸（JA）信號的轉導，從而提高香蕉植株的抗病能力［13］。草莓lincRNAXLOC_014500順式調控其上游鄰近基因XLOC_014501的表達，參與草莓花期及果實發育調控［14］。此外，在黃沙棘和紅沙棘成熟果實中鑒定到的DELs 中，XLOC_267510順式調控紅沙棘中類胡蘿卜素異構酶基因CRTISO的表達［15］。當番茄晚疫病發生時，lncRNA39026通過誘導PRs基因的表達來提高番茄對脅迫的抗性［16］。

圖1 植物lncRNA 的功能機制示意圖［10］Fig.1 Functional mechanism of lncRNA in plants［10］

3.2 作為miRNA 的內源性靶標模擬物

內源性靶向模擬物（Endogenous target mimics,eTMs）是一類非編碼的內源miRNA，它們能夠與miRNA 形成特定結合，從而有效阻礙miRNA 的表達，同時保持其穩定性，避免其降解。LncRNA通過特異性結合位點與miRNA 結合后，能夠抑制胞內miRNA 的積累，從而在轉錄后水平上增加miRNA 靶標的表達，這類lncRNA 被稱為競爭性內源RNA（ceRNA）。番茄果實冷害處理后鑒定出的DELs 中，TCONS_00364242被預測為miRNA M00148和M00164的靶點，并在番茄遭受冷害脅迫時表達上調［17］。番茄Slylnc0195和Slylnc1077分別作為miR166和miR399的模擬靶標，參與番茄黃花曲葉病毒TYLCV感染的響應［18］。在感染致病疫霉的番茄中，通過eTM 分析鑒定到89 個能夠特異性結合miRNAs 的lncRNAs，其中lncRNA23468作為ceRNA 競爭性結合miR482b，減輕miR482b對NBS-LRR的抑制作用，提高番茄對致病疫霉的抗性［16］。在甘藍型油菜中，TCONS_00048391和TCONS_00010856作 為miR164a 的內源性靶標模擬物，參與熱脅迫響應［19］。柑 橘XLOC_016898和XLOC_017200作為miR166c的靶點和eTM 影響果實發育［20］。

3.3 作為miRNA 前體

植物lncRNA 除了可以作為miRNA 的eTM 外，還可以被直接或間接加工成更短的非編碼RNA，其中與miRNA 前體序列高度同源的lncRNA 就以miRNA 前體的角色在園藝植物中發揮作用。Boerner 等［21］在玉米中鑒定到的1 802 個lncRNA中，大約有60%是miRNA 的前體序列。番茄lncRNAZ114作 為miRNA1919b和miRNA1919c的前體、lncRNAZ081作為miRNA6027的前體在番茄乙烯信號轉導過程中發揮作用［22］。Li 等［23］在木薯中鑒定出12 個lncRNAs 可以作為miRNA 前體發揮作用。MUSA-S-NC321和MUSA-T-NC506分別作為miRNA166和miRNA156的前體在香蕉干旱脅迫條件下被鑒定［24］。

3.4 與轉錄因子相互作用

園藝植物lncRNA 在轉錄前水平下可以通過激活、抑制或招募轉錄因子到靶基因啟動子區域從而調控下游基因的表達，同時，轉錄因子也可以靶向lncRNA 誘導或抑制其表達，從而實現對下游基因的調控。HID1（HIDDEN TREASURE 1）通過靶向轉錄因子PIF3（PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR3）啟動子抑制其表達，參與擬南芥對紅光的響應［25］。番茄中的RIN 轉錄因子可以通過結合lncRNA2155、lncRNA1780、lncRNA3197等lncRNAs 啟動子區域的MADS-box元件，激活其轉錄，進一步調控番茄果實成熟相關基因的表達［26］。StFLORE是馬鈴薯StCDF1轉錄因子的天然反義lncRNA，StCDF1可以直接結合StFLORE啟動子中的DOF 基序調控其表達［27］。

3.5 調整mRNA 的可變剪接

選擇性剪接被認為是影響mRNA 命運和功能的關鍵機制［28］。lncRNA 在轉錄后水平上可以通過調整mRNA 的選擇性剪接影響靶基因的表達。擬南芥定位于核斑點（富含mRNA 前體和剪接因子的核結構域）的lncRNAASCO介導許多mRNA前體的選擇性剪接［29］。ASCO可以直接與剪接亞 基PRP8a（PRE-MRNA PROCESSING 8a）和SmD1b（Sm ring D1b）相互作用，調節剪接亞基與靶mRNA 的相互作用。ASCO的缺失或過表達會導致數百個基因的選擇性剪接發生顯著變化。最近研究表明，ASCO還可以介導參與植物生物脅迫響應基因的剪接［30］。

3.6 調整蛋白的豐度和重定位

目前為止，很少有發現lncRNA 可以直接調節翻譯過程。但是在水稻中，磷轉運基因PHO1;2（PHOSPHATE1;2）的cis-NAT（天然反義轉錄物）在磷饑餓時顯著上調并導致PHO1;2 蛋白水平增加，但是PHO1;2的mRNA 水平是穩定的［31］。在磷酸鹽充足條件下，過表達PHO1;2的cis-NAT 仍然會導致PHO1;2 蛋白水平的增加，這表明通過表達長反義RNA（Long antisense RNA）可以激活蛋白翻譯［32］。除直接參與mRNA 翻譯調控外，lncRNA 也可以通過調整蛋白的重定位來發揮作用。ENOD40是最初在大豆和苜蓿中被發現的一種調控根瘤形成的lncRNA，其序列在多個物種間具有較高保守性。MtRBP1 是在苜蓿中篩選到的MtENOD40互作蛋白。當在苜蓿中過表達MtENOD40后，MtRBP1 會從原細胞核的核斑點中重新定位于細胞質中。隨后研究又發現MtSNARP1 和MtSNARP2 兩個RNA 結合蛋白，二者也可與MtENOD40互作，且這兩個蛋白的定位均受到MtENOD40的影響［33］。這表明MtENOD40通過調整蛋白的重定位發揮作用。

3.7 參與染色質重塑和組蛋白修飾

染色質重塑對植物發育過程中特異基因的表達具有重要作用。LncRNA 可以通過改變染色質的拓撲結構調節基因表達的變化。生長素處理后，lncRNAAPOLO位點發生染色質松弛，導致APOLO及其上游調控生長素極性運輸的鄰近基因PID（PINOID）的RNA Pol-Ⅱ型表達。而RNA Pol-Ⅱ型APOLO的積累促進了RNA Pol-V的招募和Pol-V 型APOLO變體的產生，并且RNA Pol-Ⅱ型APOLO的積累還會招募PRC1 和PRC2，從而抑制該位點的H3K27me3，抑制PID基因的表達［34］。FLC（FLOWERING LOCUS C）作為開花抑制基因，通過染色質修飾調節植物開花時間。低溫處理誘導VIN3表達，其招募PRC2 增強FLC基因的組蛋白修飾，沉默FLC表達，促進植物開花。Swiezewski 等在擬南芥中鑒定從FLC基因區域轉錄出的兩個非編碼RNA，分別為正義lncRNACOLDAIR和反義lncRNACOOLAIR，其中COOLAIR產生于FLC基因的3’端，其表達受低溫誘導且抑制FLC轉錄［35］。除COOLAIR外，COLDAIR也可以抑制FLC基因的表達，COLDAIR產生于FLC的第一個內含子區，其表達受低溫處理的誘導。研究發現，COLDAIR通過與PRC2 中的組分互作，影響FLC基因的組蛋白修飾過程，造成表觀沉默，促進植物開花［36］。

4 園藝植物lncRNA 的主要生物學功能

4.1 參與調控園藝植物的生長發育

4.1.1 參與調控園藝植物的種子萌發 種子是植物的特有器官，對物種的延續具有重要意義。擬南芥lncRNAAtR8是由RNA 聚合酶Ⅲ轉錄而來，受到水楊酸（SA）的誘導并在擬南芥幼苗根端大量表達，AtR8的缺失抑制了擬南芥對SA 的響應及種子萌發［37］。AtR8在十字花科蕓薹屬中具有較高的序列保守性，BoNR8是擬南芥AtR8在結球甘藍中的同源物。在甘藍種子萌發時，BoNR8在根伸長區表皮層受脫落酸（ABA）的誘導而大量表達，在擬南芥中過表達BoNR8會導致ABA信號響應相關基因的表達上調，并抑制根的生長和種子萌發（表1）［38］。類似地，白菜BrpR8與AtR8序列高度相似，其在白菜種子萌發時的伸長區高度表達，并參與SA 信號響應［39］。

表1 園藝植物lncRNAs 及其主要生物學功能Table 1 LncRNAs and their main biological functions in horticultural plants

進一步研究發現，甘藍BoNR8除在種子萌發中產生作用外，還參與光信號響應及下胚軸伸長［40］。lncRNABoNR8啟動子區域存在光響應G-box 元件（ACGTG），暗培養條件下BoNR8的表達受到明顯抑制。正常培養條件下，擬南芥中的BoNR8過表達會抑制下胚軸生長，同時顯著抑制下胚軸生長相關基因PIN7和EXP3表達；暗培養條件下，BoNR8的過表達可促進PIF4和PIN7基因表達。以上結果表明BoNR8通過上調光響應基因的表達響應光信號，并影響下胚軸生長相關基因的表達，從而調節擬南芥下胚軸的生長［25］。

4.1.2 參與調控園藝植物的生殖生長 植物的生殖生長方式分為有性生殖和無性生殖，植物的生殖生長階段是植物最重要的階段，許多園藝植物lncRNA 被證明參與生殖調控過程。Yang 等［41］通過對番茄葉、花和根進行測序，共鑒定出65個DELs，其中XLOC_064364、XLOC_048112和XLOC_069054在番茄花中特異性高表達，表明其在番茄開花過程中發揮重要作用。Kang 等［14］在草莓不同發育時期的花和果實中鑒定并驗證了多個具有花藥或成熟花粉特異性表達的lncRNAs，如XLOC_028671、XLOC_019639、XLOC_030226、XLOC_023242、XLOC_036386和XLOC_033366，表明這些lncRNAs 在草莓花發育中的潛在作用。對龍眼花芽誘導過程中的差異表達lncRNAs 進行鑒定，發現了參與不同激素信號轉導的lncRNAs，并在乙烯信號傳導通路中鑒定到TCONS_00025288、TCONS_00071997和TCONS_00164643，表明這3 個DE-lncRNAs在龍眼花芽生理分化起到正向調控作用［42］。在甘藍型油菜的花粉發育過程中，lncRNA 可以作為miRNA 的eTMs 發揮調節功能，eTM160-1和eTM160-2被預測為miR160-5p的eTMs，且研究證實轉基因植株花器官中的花粉粒有50%表現出無核、皺縮、無活力或內壁缺失等敗育表型［43］。

BcMF11在大白菜花粉發育和雄性育性中發揮著重要作用。抑制BcMF11的表達導致轉基因植株表現出明顯的形態學缺陷，并表現出花粉萌發率降低、花粉管延伸延緩、花粉粒皺縮塌陷以及絨氈層降解延遲等異常［44］。同時，白菜BrMYB80bSSLncRNA也被證實可以通過調控BrMYB80b的表達來調控花粉萌發溝的表達［45］。黃瓜lincRNA-CsM10被發現在雄性分化過程中優先表達，推測參與黃瓜花分化過程［46］。辣椒lncRNA1336、lncRNA7479及lncRNA8303在不育系中表達下調，導致花粉和絨氈層發育缺陷，最終導致辣椒敗育［47］。Wu 等［48］以梅花單雌蕊品種‘青佳2 號’和多雌蕊品種‘大羽’為材料，鑒定到多個DE-lncRNAs，其中XR_514690.2通過下調ppe-miR172d和上調AP2的表達，TCONS_00032517通過抑制ppe-miR160a/b并 誘導細胞分裂素負調控基因A-ARR的表達促進梅花多雌蕊的形成。

大蒜是一種典型的無性生殖蔬菜，體細胞培養是大蒜脫毒快速繁殖的有效手段。植物激素在體細胞胚胎發生中起著重要作用，通過分析大蒜體細胞胚胎發生不同階段的調控網絡，發現并驗證了生長素通路相關的ceRNA 網絡lncRNA125175-miR393h-TIR2可能通過調節生長素信號通路和改變細胞對生長素的敏感性來影響大蒜體細胞胚胎的發生［49］。

4.1.3 參與調控園藝植物的果實成熟及代謝物合成 果實成熟是一個復雜的發育過程，是一個涵蓋多種植物激素和物質代謝的內外源通路整合而來的復雜網絡。園藝植物的果實成熟往往伴隨著果皮、果肉顏色以及口感和風味的變化，因此這一過程不僅伴隨著復雜的激素信號傳導，往往還涉及到色素等代謝物質的合成。lncRNAFRILAIR是從草莓成熟果實中獲得的一個與果實成熟相關的lncRNA，其可與miR397競爭性結合，使其靶基因LAC11a的表達上調，從而促進花青素生物合成相關基因的表達，加速草莓的果實成熟［50］。沙棘lncRNALNC1和LNC2是花青素生物合成的重要調節因子，二者作為miR156a和miR828a的內源性靶標模擬物分別降低SPL9和

誘導MYB114的表達，導致花青素含量的增加和減少［51］。蘋果ERF109 是一個參與光誘導花青素生物合成的乙烯反應因子（ERF）蛋白，作為lncRNA MdLNC499的鄰近基因受到其誘導表達。MdLNC499啟動子中的W-box 順式元件被發現由轉錄因子MdWRKY1調節。因此三者形成一個調控網絡，即MdWRKY1-MdLNC499-MdERF109，其中MdWRKY1被光激活增加MdLNC499的轉錄，從而誘導MdERF109，MdERF109 蛋白誘導花青素相關基因的表達和花青素的積累［6］。同時，蘋果中的MLNC3.2和MLNC4.6被發現作為miR156a的eTM 在光誘導花青素生物合成過程中阻止miR156a降解SPL2和SPL33促進花青素的合成和積累［52］。Ke 等［20］在柑橘中發現XLOC_017306、XLOC_017200作 為csi-miR166c的eTMs，XLOC_009399、XLOC_019173作為csimiR166c的前體形成lincRNA 調控網絡影響柑橘果實發育。葡萄lncRNAs 鑒定及通路富集分顯示部分lncRNAs 參與果實類胡蘿卜素的合成，共表達分析顯示多個lncRNAs 與編碼果實成熟相關酶的mRNA 表達，表明其參與葡萄果實成熟調控［53］。

在番茄中，lncRNA1459影響果實中類胡蘿卜素、乙烯以及番茄紅素的產生和積累，敲除lncRNA1459導致番茄的成熟期滯后［54］。另外，研究發現沉默番茄lncRNA1840也可以明顯延遲番茄果實的成熟［55］。Zuo 等［56］通過對甜椒進行表達分析得到多個DE-lncRNAs 和DE-mRNAs，發現DE-lncRNAs 的靶標包括ERF、bHLH、WRKY、MYB 等家族的轉錄因子，表明其可能參與細胞代謝、果實顏色積累、風味和香氣形成以及植物激素信號轉導等途徑，并開發出與甜椒果實成熟相關的ncRNA 和mRNA 網絡。Ou 等［57］也在辣椒中鑒定出2 505 個lncRNAs。其中一些靶基因參與植物激素信號轉導、細胞壁形成和類胡蘿卜素生物合成，表明這些lncRNAs 在果實發育和相關代謝物調控中的作用。研究發現，胡蘿卜MSTRG.2767和MSTRG.9120分別是花青素合成關鍵調節因子DcMYB6和DcMYB7的反義lncRNA，MSTRG.9120通過與DcMYB7相互作用激活花青素的生物合成［58］。Tian 等［59］在甜瓜中鑒定到可能參與乙烯生物合成代謝以及ABA信號通路并參與果實成熟調節的相關lncRNA：LNC_000987、LNC_000693、LNC_001323、LNC_003610、LNC_00263和LNC_003380。Tang等［60］也在獼猴桃中進行了相關lncRNA 的鑒定工作，為進一步研究獼猴桃的果實發育和成熟提供了基礎。

除上述所鑒定到的lncRNAs 外，還有部分lncRNAs 不參與調控果實成熟，而是直接參與到花青素或其他代謝物質的合成過程。對蘋果果皮花青苷合成相關lncRNA 的表達分析研究發現，在兩種不同色相‘富士’中，TCONS_00045933在片紅‘富士’中表達量高、在條紅‘富士’中表達量低，預測其靶基因為bHLH36，與蘋果果皮花青苷的合成有關［61］。馬鈴薯LINC4206是從紫心馬鈴薯中克隆得到的lncRNA，其靶向作用于StDFR正調控馬鈴薯塊莖花青素的生物合成［62］。牽?；ㄖ械膌ncRNAs 可以通過不同作用方式對其花色形成進行調控，STRG.13228.2通過順式作用調控NHX1（INIL10g13210）的表達導致液泡中pH變化，進而改變花色；調控THF1（INIL03g17746）基因的lncRNArna1878和rna50469在紅花中高表達，THF1參與類囊體形成且具有YABBY和MYC的結合位點，YABBY能夠參與JA 介導的花色苷形成，因此推測rna1878和rna50469通過反式作用和YABBY共同調控THF1表達，影響類囊體發育，導致電子傳遞鏈上的光復合體發生異常，進而影響花色苷積累。同時，通過預測發現幾個lncRNAs，競爭性結合miRNA157a、miRNA157b、miRNA166和miRNA167影響SBP 甲基化來改變牽牛花花色［63］。

龐丹丹等［64］通過苦茶進行全長轉錄組測序得到778 個lncRNAs，推測其在茶樹次生代謝的調控中起著特殊作用。對蔗糖處理條件下的茶樹進行lncRNA 測序，并以MYB 家族基因為靶基因篩選得到LTCONS_0005124和LTCONS_0005758，推測其參與調控茶樹類黃酮代謝途徑［65］。通過分析烏龍茶的轉錄組數據，以黃酮類代謝途徑、萜類代謝途徑和JA/MeJA 生物合成和信號轉導途徑為富集途徑，富集得到LTCONS_00026271、LTCONS_00020084通過促進相關靶點基因和抑制miRNA 的表達從而參與相關代謝物合成及信號轉導［66］。Shi 等［67］通過對玫瑰RNA-Seq 數據進行發掘，發現了可能參與玫瑰花香合成的候選lncRNATCON_00008447，并使用VIGS 方法在‘坦尼可’玫瑰品種中驗證了TCON_00008447基因參與玫瑰花香產生的調控。

4.2 參與園藝植物的脅迫響應

4.2.1 參與園藝植物的生物脅迫響應 植物在生長發育過程中常常經歷生物脅迫，包括細菌、真菌、病毒或害蟲等生物的侵害，因此植物自身進化出復雜的調控和防御機制來響應這些脅迫，其中包括lncRNAs 參與的調控過程。對香蕉抗病和易感品種，正常及感病（葉斑病ELSD 和根腐線蟲）條件下的差異表達模式進行分析，發現MUSASS-NC945和MUSA-SS-NC913介導的抗真菌蛋白horcolin 的下調可能是香蕉品種ELSD 敏感性的原因［68］。

番茄晚疫病是一種毀滅性病害，在番茄各個生長階段普遍發生。Cui 等［69］對晚疫病抗性和易感番茄進行比較轉錄組分析發現，lncRNA16397可作為SlGRX22的反義轉錄物來調節其表達，且當lncRNA16397過表達時誘導SlGRX21的表達。在感染Phytophthora infestans后，過表達lncRNA16397和SpGRX的番茄的病癥和活性氧（ROS）積累比野生型更少，表明番茄lncRNA16397通過誘導SlGRX表達，減少ROS 的積累并減輕細胞膜損傷，從而增強對致病疫霉的抗性。之后其進一步發現lncRNA33732也是番茄晚疫病的正調節因子，番茄WRKY1激活lncRNA33732，lncRNA33732進一步誘導RBOH表達，增加H2O2在番茄對P. infestans攻擊早期防御反應中的積累，增強對晚疫病的抗性［8］。除lncRNA16397、lncRNA33732外，Cui 等［69］又通過差異表達lncRNAs 分析發現lncRNA42705和lncRNA08711可能作為ceRNA 誘導結合miR159并影響其靶基因，從而提高對番茄晚疫病的抵抗力。同時，該課題組在番茄‘早粉2 號’中鑒定到lncRNA39026，其在番茄中競爭性結合miR168a。在番茄中過表達lncRNA39026導致miR168a水平下調，miR168a靶基因SlAGO1水平上調，并提高番茄對致病疫霉的抗性；沉默lncRNA39026得到相反的基因表達情況，且lncRNA39026還可以誘導PRs基因的表達，因此lncRNA39026可能作為誘餌抑制miR168a的作用，并影響PRs基因的表達，增加對番茄晚疫病的抗性［70］。另外，同課題組其他成員又發現番茄miR482b負調控番茄對晚疫病的抗性，對miR482b的內源性靶標模擬物進行鑒定發現lncRNA23468、lncRNA01308和lncRNA13262含有miR482b的保守eTM 位點。進一步研究發現lncRNA23468在番茄中過表達時，miR482b的表達顯著降低，而靶基因NBS-LRRs的表達顯著增加，對致病疫霉的抗性顯著增強，表明lncRNA23468-miR482b-NBS-LRR通路參與調節番茄晚疫病抗性的調節［16］。除致病疫霉外，番茄也極易受到灰霉病菌、病毒及根結線蟲等的侵害。有益根際細菌可以通過誘導系統抗性（ISR）來抑制病原體的入侵。在番茄中枯草芽孢桿菌SL18r 觸發ISR 對葉片病原體灰葡萄孢的抵抗能力。研究發現SL18r 可以誘導MSTRG18363的表達，MSTRG18363中含有miR1918的保守結合位點，其作為誘餌結合miR1918導致SlATL20表達上調，從而激發對病原體感染的ISR 反應［71］。在抗病毒方面，在番茄中使用VIGS 沉默lncRNAslylnc0049和slylnc0761能夠顯著降低對番茄黃化曲葉病毒（TYLCV）的抗性［18］。Yang 等［72］發現惡臭假單孢菌Sneb821分離株能誘導相關lncRNAs 的表達，增強番茄對南方根結線蟲的抗性。

在南瓜白粉?。≒M）抗病及易感品種中進行差異表達lncRNAs（DELs）的分析中，發現lncRNAMSTRG.28570.4作為miR171c的潛在內源性靶標模擬物響應PM，另外還有6 個PM 響應性的lncRNA 被預測為miRNA 的潛在前體［73］。Gao 等［74］在甜瓜中也進行了PM 抗病和易感品種的DELs 篩選，在PM 抗性甜瓜中共發現了387個特異性DELs，對這些DELs 及其靶基因進行共表達分析發現LNC_018800與CmWRKY21、LNC_018062與MELO3C015771、LNC_014937與CmMLO5共表達參與甜瓜對白粉病的響應。甘藍型油菜中lncRNA 通過與mRNA 形成共表達調控網絡參與油菜根腫病的響應［75］。Kwenda 等［76］在馬鈴薯中發現了17 個lincRNAs 與12 個馬鈴薯防御相關基因共表達來響應胡蘿卜軟腐果膠桿菌的侵染。在感染高粱附球菌導致葉斑病的茶樹中，通過對lncRNA 進行測序得到多個DE-lncRNAs可能參與到病原菌脅迫響應［77］。

4.2.2 參與園藝植物的非生物脅迫響應 園藝植物經常處于不利于生存和生長發育甚至導致其受到傷害、破壞和死亡的環境條件，如低溫、高溫、干旱及高鹽環境。與生物脅迫類似，大量lncRNAs 參與到這些脅迫的響應中。對低溫脅迫下的葡萄進行lncRNA 測序，發現多個DELs 靶向脅迫響應相關基因（如CBF4），這些DELs 可能參與到葡萄的低溫響應［7］。Wang 等［17］對受到冷害脅迫的番茄果實中的DELs 進行篩選，共篩選到239 個lncRNAs 有顯著差異表達，并鑒定了大量靶基因，其中許多基因編碼冷脅迫相關蛋白，包括氧化還原反應相關酶、細胞壁降解重要酶、膜脂質過氧化相關酶、冷熱休克蛋白、能量代謝相關酶、水楊酸和脫落酸代謝相關基因；同時建立了TCONS_00344785、TCONS_00223516、TCONS_00158079、TCONS_00158078、TCONS_00364242參與的番茄低溫脅迫下的網絡調控。甘藍型油菜是一種重要的園藝作物，需要低溫春化才能開花。通過對自交系RJKB-T24進行轉錄組測序，發現了549 個響應低溫處理的lncRNA，同時鑒定到在短期低溫誘導條件下參與春化的BrFLC和BrMAF基因的NAT——MSTRG.2765和MSTRG.14524［78］。Zuo 等［79］在常溫和冷藏條件下的甜椒中鑒定出380 個DELs，它們順式或反式調控多個參與冷害的靶基因，并因此建立了與甜椒冷藏相關的假定互作RNA 網絡，表明lncRNA 在甜椒冷害過程中具有特定的調控作用。DglncTCP1是菊花DgTCP1反義鏈上轉錄而來的lncRNA。DglncTCP1可以作為支架招募組蛋白修飾蛋白DgATX 到DgTCP1位點上，提高H3K4me3 水平，激活DgTCP1的表達，DgTCP1的表達進一步促進DgPOD基因的上調，減少ROS 積累，從而提高菊花的耐寒性［80］。

HILinc1是受到熱誘導的梨基因間lncRNA，在梨的耐熱性調節中起關鍵作用。HILinc1 靶蛋白1（PbHILT1）是HILinc1的靶轉錄物。PbHILT1可以與PbHSFA1b結合增強其轉錄活性，導致熱脅迫響應期間下游主要轉錄調節因子PbMBF1c上調。瞬時過表達HILinc1或PbHILT1均能提高梨的耐熱性，表明HILinc1通過穩定PbHSFA1b轉錄本促進梨的耐熱性［81］。對暴露于高溫脅迫的黃瓜進行RNA 測序，鑒定到TCONS_0031790、TCONS_0001332、TCOND_0001717、TCONS_005674、novel_circ_001543和novel_circ_00876可能通過植物激素信號轉導途徑與miR9748相互作用，以應對高溫脅迫［82］。大白菜熱響應lncRNATCONS_0048391是bra-miR164a的eTM，它可能是miRNA 結合的海綿（Sponge），也可能是靶基因NAC1（Bra030820）的競爭內源性RNA（ceRNA），影響bra-miR64a在大白菜中的表達，從而調控大白菜的耐熱性［83］。

Muthusamy 等［24］在香蕉耐旱品種‘Saba’（ABB）和易感品種‘Grand Naine’（AAA）中鑒定出905 個新的lncRNA，其中2 個轉錄物被鑒定為miRNA-miR156和miR166的前體在香蕉干旱脅迫中發揮關鍵作用。番茄lncRNA 通過lncRNA-mRNA 共表達在干旱應答過程中發揮關鍵作用。番茄潛在mRNA 靶點的表達模式和初步功能分析表明，干旱響應lncRNA 通過lncRNAmRNA 共表達在多種生物過程及干旱響應調控機制中發揮重要作用［84］。對白菜干旱脅迫響應差異表達lncRNAs 鑒定分析中，發現部分已鑒定lncRNAs 與非生物脅迫響應相關的轉錄因子共表達，這些lncRNAs 被鑒定為miRNA 的推定靶標和內源性靶標模擬物參與對高溫和干旱的響應［83］。對茶樹耐旱型和易感型品種的差異表達lncRNA 進行分析，觀察到1 395 個干旱特異性lncRNAs；這些干旱特異性lncRNA 一部分充當靶標模擬物，一部分作為非生物脅迫響應性miRNA的假定靶標發揮作用，并對干旱脅迫條件下茶樹中對干旱響應的lncRNA 及其可能功能作用進行了初步鑒定［85］。

在響應鹽脅迫方面，Wan 等［86］在茶樹中鑒定到lncRNAMSTRG.139242.1與TEA027212.1（Ca2+-ATPase 13）基因相互作用，參與Ca2+轉運，緩解高鹽脅迫對茶樹細胞的傷害作用，在茶樹對高鹽度的響應中發揮作用。Li 等［87］對野生番茄‘潘那利’和栽培番茄‘M82’中的DELs 及其靶基因進行鑒定分析，發現部分基因通過參與脫落酸（ABA）信號通路、油菜素內酯（BR）信號通路、乙烯（ETH）信號通路和抗氧化過程對鹽脅迫作出積極響應。同時通過構建鹽誘導的lncRNAmRNA 共表達網絡，對番茄耐鹽性分子機制的進一步研究提供基礎。

5 結語與展望

LncRNA 由于不具備編碼蛋白的能力，在最開始被當作基因組的“暗物質”“垃圾DNA”。但隨著全基因組RNA 測序技術的發展，人們對于lncRNA 的認識逐漸清晰。lncRNA 雖然不參與功能蛋白的編碼，但其在生物體內存在廣泛轉錄，參與生物體內各種生物過程的調控。在lncRNA鑒定初期，主要通過其長度、編碼能力等特征的排除法，為更好地對其功能進行研究，研究者們專門為lncRNA 開發了計算算法和方法，發明了許多新的工具和技術，創建了許多實用的數據庫用于lncRNA 的鑒定、功能解剖和比較分析。這些新興工具的開發極大地推動了lncRNA 在真核生物中的研究進展。在最開始的研究過程中，大部分lncRNA 的鑒定工作集中在動物基因組中，隨后以擬南芥、水稻等模式植物中lncRNA 的鑒定工作隨之開展，而園藝植物中lncRNA 及其功能的鑒定起步較晚。對大部分果樹品種，lncRNA的研究集中于果實成熟、花青苷合成導致的果皮顏色變化等生物過程；對更容易受到病蟲害等脅迫的蔬菜，lncRNA 的研究更多集中于生物及非生物脅迫響應；對花卉及茶樹，更多研究則集中于花香、茶香等代謝物合成途徑的調控（表1）。雖然lncRNA 在園藝植物中的調控機制已有有限了解，但對lncRNA 功能的認識可能只是很小一部分，且lncRNA 被錯誤鑒定的可能性也很高，但lncRNA 在植物中悠久而傳奇的歷史清楚表明其研究很有價值，因此園藝植物lncRNA 的鑒定及功能分析將在很長一段時間內維持研究熱點。目前為止，過表達、基因沉默（VIGS）、基因敲除（CRISPR/Cas9 系統）等技術已初步融入到園藝植物lncRNA 的精確功能研究中，在未來，更多新的技術及研究手段，如RNA 結構計算分析、單細胞測序、單分子測序等需要融合到園藝植物lncRNA 的識別、鑒定及功能分析中，將lncRNA發展成精準育種的有力工具。