在真核生物中，增強(qiáng)子及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物eRNA（enhancer RNA）是基因表達(dá)調(diào)控的重要元件。然而在植物中，一類特殊的、轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)與增強(qiáng)子區(qū)域重疊的長鏈非編碼RNA——Lnc-eRNA是否存在，以及它們?nèi)绾卧诓『Ψ烙邪l(fā)揮作用目前尚未清楚。

近日，中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳月琴教授團(tuán)隊(duì)在國際權(quán)威期刊Molecular Cell上發(fā)表了題為The XSER1 lncRNA acts as an enhancer RNA and confers resistance to pathogens by promoting chromatin loop formation in rice的研究論文。該研究首次在水稻中系統(tǒng)鑒定了一類響應(yīng)病原菌的Lnc-eRNA，并深入揭示了其中一員XSER1 通過招募轉(zhuǎn)錄因子OsbHLH94，促進(jìn)染色質(zhì)環(huán)的形成，從而激活鄰近組蛋白去甲基化酶基因 OsJMJ707 的表達(dá)，負(fù)向調(diào)控水稻抗病性的全新分子機(jī)制。更重要的是，敲低XSER1 可顯著增強(qiáng)水稻對白葉枯病、條斑病和稻瘟病的廣譜抗性，且不造成發(fā)育缺陷，為水稻抗病育種提供了極具潛力的新靶點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)的前期工作發(fā)現(xiàn)，水稻受病原菌侵染后，大量lncRNA異常積累。在該研究中，基于DHS（DNase I超敏感位點(diǎn)）預(yù)測增強(qiáng)子，結(jié)合病原菌響應(yīng)lncRNA表達(dá)譜，從567個(gè)響應(yīng)白葉枯病菌的lncRNA中篩選出64個(gè)候選Lnc-eRNA。將這類lncRNA命名為XSER（Xanthomonas Susceptible Enhancer RNA）。其中，XSER1（XLOC_197201）具有典型的eRNA特征，受病原菌誘導(dǎo)快速且瞬時(shí)上調(diào)。

利用dCas9-TV系統(tǒng)激活XSER1內(nèi)源轉(zhuǎn)錄（XSER1-TV）和RNAi干擾（XSER1-RNAi）及CRISPR-Cas9敲除（xser1-KO）材料，發(fā)現(xiàn)XSER1-RNAi和xser1-KO植株對白葉枯病菌、條斑病菌、稻瘟病菌及紋枯病菌均表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗性，病斑長度顯著縮短，防御相關(guān)基因（OsPR1a, OsPR1b, OsPR10a）表達(dá)上調(diào)。而激活XSER1表達(dá)（XSER1-TV）則使水稻更感病。這表明XSER1是一個(gè)感病相關(guān)Lnc-eRNA，抑制其表達(dá)可賦予水稻廣譜抗病性。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，XSER1在cis上調(diào)控鄰近基因OsJMJ707 的表達(dá)。XSER1-RNAi植株中僅OsJMJ707 表達(dá)下調(diào)，而對另外兩個(gè)鄰近基因無影響；OsJMJ707 編碼一個(gè)H3K4去甲基化酶，其敲除株系（Osjmj707-KO）表現(xiàn)出與XSER1-RNAi類似的抗病表型，而OsJMJ707 過表達(dá)植株表現(xiàn)出感病性增加。轉(zhuǎn)錄組測序表明，XSER1-RNAi和jmj707-KO植株中光合相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào)，顯著降低了葉片光系統(tǒng)II的量子產(chǎn)額和電子傳遞效率；同時(shí)增加了活性氧（ROS）的積累。

那么，XSER1是如何調(diào)控OsJMJ707的呢？通過RNA pull-down結(jié)合質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)XSER1與轉(zhuǎn)錄因子OsbHLH94特異性互作。TriFC和RIP實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了二者的體內(nèi)結(jié)合。功能分析顯示，OsbHLH94敲除株系也表現(xiàn)出增強(qiáng)的抗病性，且染色質(zhì)可及性和染色質(zhì)環(huán)形成頻率均降低，與XSER1-RNAi表型一致。此外，OsbHLH94可直接結(jié)合OsJMJ707啟動子并激活其轉(zhuǎn)錄，而XSER1的加入可進(jìn)一步增強(qiáng)這種激活效應(yīng)。

綜上所述，該研究首次在植物中鑒定并功能解析了一個(gè)Lnc-eRNA——XSER1。它作為一個(gè)病原菌誘導(dǎo)的增強(qiáng)子RNA，通過招募轉(zhuǎn)錄因子OsbHLH94，促進(jìn)染色質(zhì)成環(huán)，在cis上激活鄰近組蛋白去甲基化酶基因OsJMJ707的表達(dá)，進(jìn)而抑制水稻防御反應(yīng)。更重要的是，XSER1在正常生長條件下表達(dá)極低，敲除后不影響水稻生長發(fā)育，卻顯著增強(qiáng)對多種病害的廣譜抗性，打破了傳統(tǒng)上抗病與生長發(fā)育之間的權(quán)衡，展示了Lnc-eRNA作為作物抗病育種精準(zhǔn)靶點(diǎn)的潛力。

中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士研究生袁超和蔣杰為論文共同第一作者，陳月琴教授、周燕飛副研究員和博士后何瑞瑞為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃和區(qū)域聯(lián)合基金重點(diǎn)等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：

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