Promoter methylation of MdRNS3a contributes to Alternaria leaf spot resistance in apple ( Malus × domestica )

生物 DNA甲基化 表观遗传学 甲基化 遗传学 生物发生 基因 交替链格孢 发起人 叶斑病 基因表达调控 基因表达 核糖核酸酶 细胞生物学 激活剂(遗传学) 植物抗病性 植物 转录调控 栽培 基因沉默 核糖核酸 DNA
作者
Qiulei Zhang,Qingqing Guo,Jinqi Tang,Xiaokun Zhao,Tianzhong Li
出处
期刊:New Phytologist [Wiley]
标识
DOI:10.1111/nph.71288
摘要

Apple leaf spot severely threatens global apple production, and with chemical control posing environmental and health risks, resistance breeding necessitates exploration of a previously unknown regulatory mechanism that distinguishes ALT1-susceptible from -resistant apple cultivars. Small RNA sequencing of Alternaria alternata f. sp. mali (ALT1)-infected susceptible apple 'Golden Delicious' revealed a novel tRNA-Val-derived tsRNA (tsRVal) that negatively regulates MdTIR-1 expression to modulate ALT1 resistance. Our findings revealed that tsRVal biosynthesis required cleavage by the ribonuclease T2 family member MdRNS3a. Interestingly, we found that DNA methylation of the MdRNS3a promoter negatively regulates its expression in the resistant apple cultivar Han Fu, which in turn abrogates tsRVal biogenesis and maintains resistance to ALT1. Conversely, ALT1 inoculation induced promoter hypomethylation in GD, leading to robust MdRNS3a activation, significant tsRVal accumulation, and the subsequent development of pathogenic phenotypes. Our findings further support a regulatory model wherein MdbHLH3 functions as a methylation-sensitive transcriptional activator of MdRNS3a via promoter binding, thereby determining tsRVal biosynthesis and the resultant leaf spot sensitivity. Our study demonstrates that the methylation status of the MdRNS3a promoter can serve as a reliable epigenetic marker for distinguishing resistant and susceptible apple varieties, thus providing a valuable tool to facilitate disease-resistant apple breeding programs.
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