硝态氮条件下云锦杜鹃ERM接种苗和非接种苗根系转录组差异分析

【作者】 魏翔莺； 张春英； 潘东明；

【机构】 上海市园林科学研究所； 福建农林大学园艺学院；

【摘要】 杜鹃花类菌根(ERM)是土壤微生物与杜鹃花科几个属植物形成的一种特殊的共生体,其形成主要共生体双方信号识别以及随后侵染的一系列信号转导过程,ERM的形成可以促进植物氮素的吸收尤其是硝态氮的吸收已经得到证实,但是其形成及吸收利用氮素的分子机制还不清楚。因此本研究首次采用高通量测序技术研究了云锦杜鹃ERM真菌0idiodendron manius接种苗根系和非接种苗根系的整个转录组信息,并分析两个转录组的差异。测序得到的reads经过拼接组装,得到WJZ(未接种云锦杜鹃根系)unigene、JZ(接种云锦杜鹃根系)unigene和All-unigene分别为68 627、87 692和70 720条,将All-unigene注释到NR、NT、Swiss.Prot、KEGG、COG、G0库,共46 959条基因得到注释,每个库注释的unigenes数分别为45 058、36 399、28 048、24 986、15 106、35 283。通过表达量差异分析,得到了16 846条差异表达基因DEG(FDR≤0.001 AND | log2Ratio 1≥1),其中84.95%(14310条)基因上调表达,在KEGG数据库中注释到125条代谢途径,菌根形成相关的主要途径有NOD-like receptor signaling pathway(19条unigene)、Calcium signaling pathway(21);氮吸收相关的代谢途径:Nitrogen metabolism(33)和Mineral absorption(32);能量相关的代谢,如glycolysis、pentose phosphate pathway、TCA cycle代谢途径上调表达,营养物质的吸收和转运是耗能的过程,推测ERM增加宿主根系能量的产出促进植物营养物质吸收,从而促进植物生长;此外还注释到许多氨基酸的代谢途径,说明ERM促进植物氨基酸的代谢,与ERM的效应相关。与目前得到的菌根形成基因同源且显著上调表达的基因数量共31条,ENOD(13)、SYMRK/NORK(2)、CCaMK(16)这些基因目前在AM和根瘤的形成中发挥重要作用,推测在ERM形成中可能存在与两者相似的信号途径;氮代谢相关酶及氮转运蛋白同源的显著上调表达基因共14条,主要是转运蛋白NRT(10)、AMT(11),根系对NO3-的吸收主要是由硝酸盐转运蛋白NRT实现的,AMT的表达保证了氮素在植物中的进一步转运,进而合成氨基酸被植物利用,因此这些基因的上调表达与ERM促进根系吸收和转运氮有关。更多还原