番茄響應(yīng)非生物脅迫相關(guān)miRNA研究進(jìn)展

裴玲玲 劉欣

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，設(shè)施園藝省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧省設(shè)施園藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng) 110161）

MicroRNA（miRNA）是真核生物中長(zhǎng)19～25 nt 的內(nèi)源性非編碼單鏈小RNA 分子（Yin et al.，2008），與靶mRNA 不完全互補(bǔ)配對(duì)。植物中，miRNA 根據(jù)與靶mRNA 的互補(bǔ)程度來(lái)選擇切割靶mRNA 或抑制靶mRNA 的翻譯，經(jīng)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控基因表達(dá)（Hammond et al.，2000；Voinnet，2009）。研究表明，miRNA 參與植物體內(nèi)多種生物學(xué)過(guò)程，其表達(dá)量在植物生長(zhǎng)發(fā)育的各階段和不同環(huán)境條件下均發(fā)生變化，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育起重要調(diào)節(jié)作用（韓璐和欒雨時(shí)，2014）。

第一個(gè)植物miRNA 于2002 年在擬南芥中被發(fā)現(xiàn)（Reinhart et al.，2002）。多年來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)在植物中發(fā)現(xiàn)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的miRNA，這些miRNA大多存在于已經(jīng)進(jìn)行基因組測(cè)序的植物中。擬南芥中發(fā)現(xiàn)了428 個(gè)成熟miRNA，基因組分析計(jì)算煙草中有259 個(gè)潛在保守的miRNA（Griffiths-Jones et al.，2008；Frazier et al.，2010）。miRNA 在水稻、煙草等模式植物抗逆機(jī)制中的作用已有相關(guān)報(bào)道，如響應(yīng)水稻冷害脅迫的miRNA 約有24 種，其中miR1425在水稻面臨冷脅迫時(shí)會(huì)下調(diào)表達(dá)來(lái)提高耐冷性，而miR393的表達(dá)量持續(xù)上升以應(yīng)對(duì)低溫脅迫（Jain et al.，2007；Sunkar et al.，2007；高鵬，2008；Jeong &Green，2012；朱子亮，2017）。煙草中的miR398在干旱脅迫時(shí)表達(dá)量顯著下調(diào)，提高了煙草體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的活性，增強(qiáng)煙草抗旱性（Chen et al.，2017；朱智威 等，2019）。

番茄是世界范圍內(nèi)廣泛種植的果菜類蔬菜，有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因其基因組小，遺傳背景清楚，具有完整的果實(shí)發(fā)育和成熟過(guò)程等特點(diǎn)，成為基礎(chǔ)生物學(xué)研究中的重要模式植物（劉麗紅，2015）。番茄在設(shè)施栽培條件下廣泛種植，但設(shè)施生產(chǎn)中存在的化肥施用不當(dāng)及作物對(duì)肥料的選擇性吸收等現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡，礦質(zhì)元素平衡被打破，各營(yíng)養(yǎng)元素之間的拮抗、競(jìng)爭(zhēng)、固定等作用極大限制了植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育（雷平，2010；朱瀟婷，2021）。溫度、光照、水分、氧氣、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)等是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育必需的環(huán)境條件，而番茄生產(chǎn)中經(jīng)常面臨低溫、干旱、營(yíng)養(yǎng)缺乏等問(wèn)題，限制了植株正常生長(zhǎng)發(fā)育，影響了果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量，顯著降低了收獲指數(shù)，甚至無(wú)法完成生命周期（Sunkar，2010）。

研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 可以參與番茄新陳代謝、生長(zhǎng)發(fā)育、逆境調(diào)控等過(guò)程。miRBase Release 20中收錄了95 條成熟番茄miRNA 序列，并且不斷有新的番茄miRNA 被分離鑒定，它們不僅參與根、莖、葉及果實(shí)的發(fā)育調(diào)控，還參與新陳代謝、激素調(diào)節(jié)、生物和非生物脅迫響應(yīng)等過(guò)程（Zhao et al.，2017a）。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究集中于番茄非生物脅迫相關(guān)的miRNA，如miR169s參與多種非生物脅迫響應(yīng)過(guò)程；miR167在低溫脅迫下表達(dá)量升高，且表達(dá)量越高番茄抗冷性越強(qiáng)；miR156a在干旱脅迫下表達(dá)量明顯上調(diào)，其相應(yīng)的SPL 靶基因應(yīng)激后下調(diào)，番茄表現(xiàn)出更強(qiáng)的干旱耐受性（郭鵬 等，2014；Cui et al.，2014；Liu et al.，2017 a；Rao et al.，2020）。在番茄中過(guò)表達(dá)miR397a并進(jìn)行鹽脅迫處理，發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)活性降低，且種子發(fā)芽力減弱，說(shuō)明miR397a在番茄響應(yīng)鹽脅迫機(jī)制中起負(fù)調(diào)控作用（龐明利，2008）。此外，miRNA 及其靶基因的表達(dá)模式在響應(yīng)不同的番茄非生物脅迫過(guò)程中均有所不同，深入研究miRNA的分子調(diào)控機(jī)制將為番茄抗逆性的提高提供思路，本文綜述了非生物脅迫下miRNA 在番茄中發(fā)揮的功能，為進(jìn)一步分析miRNA 在番茄中的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供參考。

1 miRNA 簡(jiǎn)介

1.1 植物miRNA 的來(lái)源

miRNA 最初是1993 年Lee 等對(duì)秀麗隱桿線蟲的早期發(fā)育進(jìn)行遺傳篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)的，后來(lái)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)它們廣泛存在于真核生物及各種病毒中（Carrington &Ambros，2003；He et al.，2008；李瑞雪 等，2020）。

植物中的miRNA 主要來(lái)源于獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位，編碼miRNA 的基因被RNA 聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄為長(zhǎng)的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本（pri-miRNA）；隨后primiRNA 被切割成帶有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的miRNA 前體（pre-miRNA），發(fā)夾的環(huán)結(jié)構(gòu)區(qū)域被RNase Ⅲ家族Dicer 酶切除，其余部分構(gòu)成miRNA/miRNA*雙鏈復(fù)合體并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中，其中成熟miRNA并入AGO1 蛋白中形成活性RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RISC）；最終，RISC 被引導(dǎo)結(jié)合到相應(yīng)的互補(bǔ)靶mRNA 位點(diǎn)進(jìn)行切割或抑制翻譯行使功能，另一條miRNA*逐漸降解（Kurihara &Watanabe，2004；Chen，2005；Lin et al.，2005；Yin et al.，2008；Axtell et al.，2011；Rogers &Chen，2013；Yu et al.，2017）。

1.2 miRNA 在植物中的功能

由于miRNA 的靶向mRNA 多數(shù)都是轉(zhuǎn)錄因子，這些轉(zhuǎn)錄因子幾乎可以參與從種子發(fā)芽到成熟的全過(guò)程，所以認(rèn)為miRNA 在植物生長(zhǎng)發(fā)育中起重要的調(diào)節(jié)作用（Jones-Rhoades et al.，2006；Sunkar et al.，2012）。如在擬南芥中，miR160通過(guò)負(fù)調(diào)控生長(zhǎng)素響應(yīng)因子ARF10 和ARF16 的表達(dá)來(lái)控制根冠細(xì)胞的形成（鄒臣華，2007）；在水稻中，miR159的沉默可使株高降低和莖粗減?。╖hao et al.，2017b）；miR319通過(guò)靶向轉(zhuǎn)錄因子TCP 來(lái)調(diào)控植物葉片形態(tài)建成，在擬南芥中過(guò)表達(dá)miR319葉片出現(xiàn)凸起褶皺（Palatnik et al.，2003）；CO 轉(zhuǎn)錄因子在植物開花光周期途徑中發(fā)揮重要作用，過(guò)表達(dá)miR319植株中CO 轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)量下調(diào)，可導(dǎo)致擬南芥開花提前（Liu et al.，2017a）；在擬南芥中過(guò)表達(dá)大豆miR172a也表現(xiàn)出植株開花提前（Wang et al.，2016）；桃果實(shí)中miR167a通過(guò)介導(dǎo)靶基因PpARF8的裂解影響生長(zhǎng)素信號(hào)途徑進(jìn)而調(diào)控果實(shí)發(fā)育（張彥蘋 等，2021）；在擬南芥DCL1突變體中抑制miR156的表達(dá)，其相應(yīng)靶基因SPL10和SPL11表達(dá)提前，進(jìn)而導(dǎo)致在種子發(fā)育后期表達(dá)的基因提前作用（Nodine &Bartel，2010）。研究表明，有些miRNA 與植物體內(nèi)激素有關(guān)，如ARF 是生長(zhǎng)素信號(hào)通路中的核心調(diào)控因子，擬南芥中約有1/3 的ARF 受miRNA 調(diào)控（張彥蘋 等，2019）；乙烯在苜蓿根中可以抑制miR159的表達(dá)，miR159靶向脫落酸響應(yīng)因子MYB，參與調(diào)控植物激素信號(hào)傳導(dǎo)（Lei et al.，2012）；噴施外源ABA后，番茄中miR160、miR162、miR166、miR397、miR1919等均顯著上調(diào)，通過(guò)分析miR160的靶基因啟動(dòng)子元件，發(fā)現(xiàn)其上含有脫落酸順式作用元件，說(shuō)明miR160通過(guò)靶基因響應(yīng)ABA 信號(hào)途徑（王孝 等，2016）。

1.3 miRNA 參與植物非生物脅迫響應(yīng)

植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中不可避免會(huì)受到諸多環(huán)境因子的影響，一旦環(huán)境條件的變化幅度超過(guò)植物能承受的限值，其生長(zhǎng)發(fā)育就會(huì)受到影響。miRNA在植物逆境響應(yīng)機(jī)制中發(fā)揮正向或負(fù)向調(diào)控的作用。高溫脅迫下，miR160在水稻和擬南芥中上調(diào)表達(dá)，相反在小麥和毛白楊中表達(dá)量下降（Li et al.，2015；Zhao et al.，2016；Lin et al.，2018；Rohit et al.，2021）。miR1425在水稻面臨低溫脅迫時(shí)會(huì)下調(diào)表達(dá)來(lái)提高耐冷性，相反，miR393的表達(dá)量持續(xù)上升以應(yīng)對(duì)低溫脅迫（Jain et al.，2007；Sunkar et al.，2007；高鵬，2008；Jeong &Green，2012；朱子亮，2017）。煙草中的miR398在面臨干旱脅迫時(shí)表達(dá)量顯著下調(diào)，提高體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的活性，增強(qiáng)煙草抗旱性（Chen et al.，2017；朱智威 等，2019）。低氮脅迫下，與野生型植株相比，擬南芥miR169a過(guò)表達(dá)株系的氮積累能力下降且對(duì)低氮更敏感，推測(cè)miR169a會(huì)削弱植物氮吸收系統(tǒng)的功能，起負(fù)調(diào)控作用（Zhao，2011）。擬南芥miR399過(guò)表達(dá)植株中磷的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力提高，但再循環(huán)利用被抑制，證明miR399在植物中起部分正調(diào)控作用（Aung et al.，2006）。缺氧脅迫下，楊樹中miR472b和miR530的表達(dá)量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而上升，發(fā)揮正向調(diào)控作用（Ren et al.，2012）。

2 番茄中參與非生物脅迫的相關(guān)miRNA

番茄在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)經(jīng)受多種非生物脅迫，如溫度脅迫、水分脅迫、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)脅迫等。隨著測(cè)序技術(shù)、靶基因預(yù)測(cè)技術(shù)、生物信息學(xué)分析技術(shù)和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多與番茄響應(yīng)非生物脅迫有關(guān)的miRNA 被發(fā)現(xiàn)。

2.1 溫度脅迫

2.1.1 低溫脅迫 番茄是喜溫性作物，生長(zhǎng)最適溫度20～25 ℃，對(duì)低溫敏感，輕中度低溫會(huì)抑制植株生長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致根系生長(zhǎng)不良，活力降低，養(yǎng)分吸收量和物質(zhì)運(yùn)輸減少，影響番茄正常生長(zhǎng)發(fā)育（劉玉鳳 等，2017）。植物中的miRNA 可以通過(guò)激素（如ABA、IAA）信號(hào)途徑參與響應(yīng)低溫脅迫。低溫脅迫下，番茄中miR162表達(dá)上調(diào)，相應(yīng)靶基因表達(dá)量下調(diào)，進(jìn)一步序列分析發(fā)現(xiàn)其啟動(dòng)子中含有低溫響應(yīng)元件，表明miR162依賴ABA 信號(hào)調(diào)節(jié)靶基因響應(yīng)低溫脅迫（王孝，2017）。與之相似的，低溫誘導(dǎo)下番茄中miR167的表達(dá)量升高，且表達(dá)量越高番茄抗冷性越強(qiáng)（郭鵬 等，2014）。對(duì)過(guò)表達(dá)ShamiR319d的番茄分別進(jìn)行低溫脅迫和高溫脅迫處理后發(fā)現(xiàn)，相較于野生型，突變體的葉片枯萎程度更低，PS Ⅱ光抑制更弱，過(guò)氧化物積累更少，活性氧清除系統(tǒng)活性更高，說(shuō)明Shami319b擴(kuò)大了番茄對(duì)溫度的適應(yīng)范圍（Shi et al.，2019）。Cao 等（2014）通過(guò)高通量測(cè)序篩選出397 個(gè)對(duì)低溫脅迫響應(yīng)的miRNA，其中miR167、miR169、miR172、miR397和miR393在冷脅迫早期均被激活，尤其是miR172表達(dá)量最高，再利用降解組測(cè)序進(jìn)一步預(yù)測(cè)相應(yīng)靶基因，功能分析發(fā)現(xiàn)多數(shù)靶基因在低溫應(yīng)答中發(fā)揮積極作用，為進(jìn)一步研究miRNA 及其靶基因響應(yīng)番茄低溫脅迫機(jī)理提供了有力支持。

2.1.2 高溫脅迫 隨著全球溫室效應(yīng)的加劇，高溫對(duì)植物生長(zhǎng)和生產(chǎn)帶來(lái)的影響日益嚴(yán)重，尤其在夏季，高溫已成為番茄栽培的常見(jiàn)脅迫因素，影響植株正常生理生化反應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和積累，降低產(chǎn)量和品質(zhì)。高溫處理2 d 后，番茄植株中miR398a-5p、miR395a、miR398b-3p、miR397-5、pmiR160a-3、pmiR162a-5p和miR156 e-3p表達(dá)量顯著下調(diào)；花中miR393-5p和miR160a表達(dá)水平分別與靶向的生長(zhǎng)素受體SlTIR1和SlARF10/16的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，表明miR393-5p/SlTIR1和miR160a/SlARF10/16裂解級(jí)聯(lián)反應(yīng)被熱激活，以調(diào)控雄蕊和雌蕊的發(fā)育來(lái)應(yīng)對(duì)高溫脅迫（Pan et al.，2017）。高溫處理后，番茄植株中SlymiR171d的表達(dá)量顯著上調(diào)，相應(yīng)靶基因SCL6表達(dá)量則顯著下調(diào)，表明高溫誘導(dǎo)SlymiR171d表達(dá)以提高番茄的高溫耐受性（Zhou et al.，2020）。植物高溫脅迫抗性是通過(guò)多種相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子相互作用調(diào)節(jié)的，其中NF-YA受miR169調(diào)控（Chen et al.，2012a）。分析番茄miR169 家族對(duì)不同高溫脅迫（基礎(chǔ)高溫、馴化應(yīng)激、后天高溫）機(jī)制的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)16 個(gè)miR169基因中有10 個(gè)在3 種脅迫條件下都上調(diào)，表明其對(duì)番茄耐熱性至關(guān)重要（Rao et al.，2020）。Pan 等（2017）通過(guò)GO 和KEGG 分析發(fā)現(xiàn)，差異表達(dá)番茄miRNA 的預(yù)測(cè)靶基因在雌蕊和雄蕊代謝通路中均顯著富集。Zhou 等（2016）對(duì)正常、漸進(jìn)、急性升溫處理下的番茄葉片進(jìn)行高通量測(cè)序和降解組分析，分別鑒定出96 個(gè)和150 個(gè)響應(yīng)漸進(jìn)升溫和急性升溫的miRNA。在漸進(jìn)升溫處理1 h內(nèi)，SpimiR159表達(dá)量顯著升高，處理4、8、24 h后均顯著降低；在急性升溫處理1 h 和48 h 后，SpimiR168a-5p和SpimiR171d相較于對(duì)照表達(dá)量均顯著降低，SpimiR159表達(dá)量顯著升高。在擬南芥中過(guò)表達(dá)Hsp70顯著增強(qiáng)植物耐熱性，番茄中SpimiR6300_gma和SpimiR166c-3p分別靶向Hsp70和Hsp60-3A，進(jìn)一步說(shuō)明miRNA 參與番茄高溫脅迫響應(yīng)（Zhou et al.，2016；Pan et al.，2017）。

2.2 干旱脅迫

干旱脅迫是植物生長(zhǎng)發(fā)育中常見(jiàn)的脅迫之一，干旱使植物細(xì)胞脫水，細(xì)胞膜相變，酶和蛋白質(zhì)活性下降，影響氣孔開合，導(dǎo)致光合速率降低、代謝失調(diào)等（陶文文，2011）。干旱脅迫下番茄葉片生長(zhǎng)受抑，暗反應(yīng)速率下降，活性氧含量過(guò)高，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損壞。miR160、miR165、miR166、miR171、miR398、miR408、miR827、miR9472、miR9476和miR9552等靶向關(guān)鍵干旱和組織發(fā)育相關(guān)基因，參與番茄對(duì)干旱的響應(yīng)。干旱脅迫處理下，SlymiR403-3p和SlymiR845a-3p在敏感型番茄中下調(diào)，在耐旱型番茄中上調(diào)，SlymiR5512a和SlymiR9559-5p表達(dá)模式則與之相反（Candar-Cakir et al.，2016）。在番茄中過(guò)表達(dá)miR169c，發(fā)現(xiàn)miR169c通過(guò)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控蛋白調(diào)節(jié)氣孔孔徑提高了番茄干旱耐受性；同樣，miR169o在干旱脅迫下也表現(xiàn)為正調(diào)控（Zhang et al.，2011；Liu et al.，2017b）。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)miR482a前體基因上游含有與干旱調(diào)控有關(guān)的順式作用元件，干旱處理后miR482a的表達(dá)量呈先下降后上升的趨勢(shì)，相反，其靶基因表達(dá)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，存在明顯負(fù)調(diào)控關(guān)系，說(shuō)明miR482a通過(guò)調(diào)控其靶基因參與番茄抗旱響應(yīng)過(guò)程（楊廣磊，2017）。構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析，約有150 種miRNA 在干旱處理下差異表達(dá)（Liu et al.，2017b）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，干旱誘導(dǎo)后，番茄中miR858及其靶基因的表達(dá)量在處理24 h 后有變化且最高；SlymiR166c-5p和SlymiR-429表達(dá)量顯著下降，對(duì)應(yīng)靶基因的表達(dá)量增加（沈潔，2015；Liu et al.，2018）。MYB 轉(zhuǎn)錄因子對(duì)植物抗逆性有一定的調(diào)節(jié)作用，且這種作用具有一定的廣譜效應(yīng)。李芳（2016）在進(jìn)行SlyMYB7-like的抗旱性功能研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，miR828作為SlyMYB7-like的上游基因，很可能在水分脅迫中通過(guò)調(diào)節(jié)其靶基因的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)植物抗旱性。在不同干旱耐受性的番茄中，SlymiR156、SlymiR1919表達(dá)量上調(diào)，SlymiR9474表達(dá)量下調(diào)；SlymiR396和SlymiR397的靶基因可編碼干旱脅迫相關(guān)蛋白酶，如半胱氨酸蛋白酶；SlymiR-149 和SlymiR-954 僅在干旱脅迫處理后的樣品中被檢測(cè)到，被認(rèn)為是干旱特異性miRNA，并首次鑒定出參與番茄干旱響應(yīng)的SlymiR1919、SlymiR5300和SlymiR9477，表明miRNA 可能是番茄抗旱的重要調(diào)節(jié)器（Liu et al.，2017b）。干旱脅迫下，番茄中SlymiR156 a表達(dá)明顯上調(diào)，其SPL 靶基因應(yīng)激響應(yīng)后下調(diào)，植株表現(xiàn)出更好的干旱耐受性（Cui et al.，2014；Liu et al.，2017b）。

2.3 礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)脅迫

磷元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量元素之一，但土壤中有效磷含量卻僅有2～10 μmol·L-1。磷在光合作用、糖代謝、酶促反應(yīng)中都有十分重要的作用，很大程度上決定作物的產(chǎn)量和品質(zhì)（孫海國(guó) 等，2001）。磷在番茄坐果期發(fā)揮重要作用，缺磷嚴(yán)重影響番茄坐果率和果實(shí)的風(fēng)味甜度。miR399 是第1 個(gè)被證明在番茄響應(yīng)低磷脅迫中上調(diào)的miRNA，經(jīng)驗(yàn)證ubc24是miR399的靶基因，且在響應(yīng)低磷脅迫時(shí)表達(dá)量下調(diào)，符合miRNA 負(fù)調(diào)控靶基因的機(jī)制（Allen et al.，2005；于新超，2016）。番茄在磷饑餓誘導(dǎo)下，miR837-3p主要在根中表達(dá)并呈上升趨勢(shì)，且表達(dá)量越高磷吸收能力越強(qiáng)，抗逆性越強(qiáng)，而在葉中表達(dá)量下調(diào)，推測(cè)miR837-3p在根中的高表達(dá)有助于植株從環(huán)境中吸收更多的磷元素以維持自身正常生長(zhǎng)（于新超，2016）。番茄低磷處理下，miR164的表達(dá)水平始終低于對(duì)照組，與之互補(bǔ)的NAC1（促進(jìn)側(cè)根形成和發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子）表達(dá)趨勢(shì)相反，表明miR164表達(dá)量降低是NAC1 表達(dá)水平提高的重要原因，且有助于番茄形成大量側(cè)根，提高對(duì)磷元素的吸收能力（曾后清 等，2010）。

鉀元素也是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量元素之一，具有參與植物蛋白質(zhì)合成、控制細(xì)胞膜極化、參與滲透調(diào)節(jié)、促進(jìn)植物光合作用等功能，顯著增強(qiáng)植株抗逆性。低鉀脅迫會(huì)嚴(yán)重限制番茄生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)形成，造成減產(chǎn)。番茄能感受環(huán)境低鉀信號(hào)并通過(guò)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑作出相應(yīng)的生理生化反應(yīng)來(lái)適應(yīng)低鉀脅迫，以維持自身正常的生長(zhǎng)發(fā)育。低鉀處理下，miR168a在耐低鉀型番茄中的表達(dá)量顯著升高，處理5 d 后與對(duì)照組相比，其表達(dá)量提高了4.8 倍，說(shuō)明在耐低鉀型番茄中miR168 a參與調(diào)控鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，利于植株更好地適應(yīng)低鉀環(huán)境，提高抗逆性（劉楊，2018）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)miR168的植株表現(xiàn)出對(duì)逆境更強(qiáng)的適應(yīng)性，如根毛伸長(zhǎng)、葉綠素含量增加、鉀離子含量提高等，證明miR168有助于番茄在低鉀脅迫下維持正常生長(zhǎng)發(fā)育（Liu et al.，2020）。趙曉明（2018）篩選了低鉀處理下差異表達(dá)最顯著的miRNA，得到miR156d-5p，并測(cè)得低鉀脅迫下SPL3表達(dá)量下降，推測(cè)番茄miR156d-5p通過(guò)介導(dǎo)mRNASPL3靶向基因的剪切降解參與響應(yīng)低鉀脅迫。程欣（2020）通過(guò)測(cè)序發(fā)現(xiàn)，miR319b在鉀離子不同耐性的番茄中表達(dá)水平差異極顯著，過(guò)表達(dá)miR319b轉(zhuǎn)基因植株低鉀處理下根系生長(zhǎng)受到明顯抑制。

2.4 鹽脅迫

鹽堿土的廣泛分布令鹽堿脅迫成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的又一大技術(shù)難題（胡延飛，2015）。過(guò)多的鹽分配合其他不良環(huán)境條件導(dǎo)致番茄生長(zhǎng)出現(xiàn)一系列生理生化障礙，如光合作用受損、離子毒害、滲透脅迫、活性氧產(chǎn)生和清除機(jī)制失衡等。鹽脅迫下，番茄中SlymiR482e-5p的表達(dá)顯著下調(diào)，對(duì)潛在的靶基因編碼鹽脅迫相關(guān)的GARS、CBF 轉(zhuǎn)錄因子，表明其參與番茄鹽脅迫應(yīng)激反應(yīng)（Chen et al.，2012b；Zhao et al.，2017a）。鹽脅迫可誘導(dǎo)鹽敏感型番茄M82 中SlymiR390b-3p、SlymiR477-5p、SlymiR5300和SlymiR172b的差異表達(dá)。番茄中許多編碼應(yīng)激相關(guān)蛋白的基因可能是miRNA 的靶基因，受到SlymiR164b-3p、SlymiRn25a、SlymiR5300和SlymiR390b-3p等調(diào)控以提高番茄耐鹽性（Zhao et al.，2017a）。鹽脅迫下，胞質(zhì)Ca2+增加，SlymiR164b-3p、SlymiR167b-3p、SlymiR9472-3p和SlymiRn86a可能通過(guò)參與鈣離子穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)番茄鹽脅迫（龐明利，2008；Nath et al.，2016）。

miR397a過(guò)表達(dá)番茄植株鹽脅迫處理后，體內(nèi)PPO、SOD 和POD 酶活性降低，且種子萌芽率和根長(zhǎng)降低，說(shuō)明miR397a在番茄響應(yīng)鹽脅迫機(jī)制中起負(fù)調(diào)控作用（龐明利，2008）。NaCl 脅迫下番茄葉和根中miR398a/b與其靶基因CSD表達(dá)量均上調(diào)，但在莖中miR398a表達(dá)量下調(diào)，推測(cè)可能是由于CDS調(diào)控有多種路徑，鹽脅迫對(duì)miR398的誘導(dǎo)是綜合性作用（胡延飛，2015）。Zhao（2017a）建立了番茄鹽脅迫下miRNA 文庫(kù)，鑒定出95 個(gè)保守miRNA 和254 個(gè)新miRNA，其中有14 個(gè)保守miRNA 和109 個(gè)新miRNA 在鹽脅迫下與野生型相比表達(dá)量出現(xiàn)顯著差異。

2.5 光照脅迫

番茄是喜光性作物，一定范圍內(nèi)光照越強(qiáng)光合作用越旺盛。紅光和藍(lán)光是植物光合色素吸收的主要光譜，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用（楊亞娜 等，2019）。不適宜的光照會(huì)導(dǎo)致番茄植株矮小，葉片減少，光合作用減弱，花期延遲，甚至引起番茄體內(nèi)IAA 分解，嚴(yán)重影響植株正常生長(zhǎng)發(fā)育（楊暉 等，2004；倪迪安 等，2014）。Dong等（2020）對(duì)番茄進(jìn)行藍(lán)光處理后篩選出20 個(gè)差異表達(dá)的miRNA，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)選取的10 個(gè)靶基因表達(dá)模式與相應(yīng)miRNA 的表達(dá)模式相反，藍(lán)光處理中下調(diào)的靶基因其相應(yīng)miRNA 的表達(dá)量上調(diào)，經(jīng)KEGG 富集分析發(fā)現(xiàn)，植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路含有許多miRNA 相應(yīng)的靶基因且明顯富集，推測(cè)miRNA 及其靶基因參與激素信號(hào)傳導(dǎo)以調(diào)節(jié)植物對(duì)不同光質(zhì)的適應(yīng)性。此外，有研究發(fā)現(xiàn)水稻中miR156、miR159、miR165、miR166、miR167、miR169、miR172等miRNA 均參與紫外線輻射脅迫，這些miRNA 在番茄中也已被鑒定，且屬于高保守度的家族，推測(cè)其在番茄中也可能同樣參與響應(yīng)紫外線輻射脅迫（王孝，2017）

2.6 低氧脅迫

低氧環(huán)境會(huì)抑制植物的有氧呼吸，破壞植物正常的生理代謝，降低光合速率，關(guān)閉氣孔，減弱蒸騰作用和活性氧代謝能力，進(jìn)而抑制植株生長(zhǎng)發(fā)育（肖明敏 等，2020）。低氧處理下番茄根部差異表達(dá)的miRNA 中，多數(shù)miRNA 如SlymiR159、SlymiR162、SlymiR482b等表達(dá)量下調(diào)，而SlymiR160b、SlymiR399、SlymiR9472-3p等表達(dá)上調(diào)，檢測(cè)相應(yīng)的靶向mRNA 在番茄根部均有較高表達(dá)量，符合miRNA 負(fù)調(diào)控靶基因的機(jī)制；利用STTM 抑制番茄植株中缺氧下差異表達(dá)的miR171和miR390，發(fā)現(xiàn)與正常處理的同齡番茄相比，缺氧條件下轉(zhuǎn)基因植株的側(cè)根更多更長(zhǎng)；此外，miR166和miR482在缺氧條件下的番茄根中表達(dá)量較低，表明其在番茄缺氧響應(yīng)中發(fā)揮作用（Hou et al.，2019）。

3 展望

miRNA 作為近年來(lái)分子生物學(xué)領(lǐng)域的新興研究熱點(diǎn)，在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起重要作用。miRNA 是短的單鏈分子，通過(guò)形成RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合物結(jié)合在靶向mRNA 上，對(duì)其進(jìn)行切割或翻譯抑制進(jìn)而調(diào)節(jié)基因表達(dá)。研究表明，番茄中大量miRNA 可以參與響應(yīng)非生物脅迫。miRNA 在番茄響應(yīng)非生物脅迫中的調(diào)控作用為進(jìn)一步研究番茄抗逆性提供了新的參考，也為其他miRNA 的相關(guān)作用機(jī)制研究提供了新的思路。雖然在miRNA 及其靶基因的預(yù)測(cè)方面已經(jīng)有了比較成熟的技術(shù)支持，且miRNA 及靶基因在植物抗逆性、激素調(diào)控、器官分化等方面的功能有了大量的研究發(fā)現(xiàn)，但還存在一定局限性。同一種miRNA 結(jié)合不同的AGO蛋白形成的RISC 對(duì)同一個(gè)靶基因的調(diào)控是否會(huì)有所不同，miRNA 在組合型脅迫下如何發(fā)揮作用，同種miRNA 在不同植物中作用機(jī)制有何差異等，這些都有待進(jìn)一步深入研究。