节瓜抗枯萎病相关基因的表达分析

【作者】 王敏； 江彪； 刘文睿； 谢大森； 林毓娥； 梁肇均； 何晓明； 彭庆务；

【机构】 广东省农业科学院蔬菜研究所； 广东省蔬菜新技术研究重点实验室；

【摘要】 枯萎病是由尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)引起的一种土传真菌病害,已成为节瓜(Benincasa hispida var. chieh-qua)生长过程中最具破坏性的病害之一,且发病趋势日益加剧。对节瓜枯萎病抗性进行转录组测序和相关基因的表达分析,有助于了解节瓜抗枯萎病的分子机理,也为节瓜抗病性遗传改良和分子辅助育种提供理论参考。以抗枯萎病节瓜纯合自交系A39与高感枯萎病纯合自交系H5(5号黑毛节)为材料,用外源镰刀菌酸(FA)在苗期对进行胁迫处理;硫代巴比妥酸(TBA)法测定丙二醛(MDA)含量;NBT光化还原法测定超氧化物酶(SOD)活性;应用TUNEL方法检测处理后细胞凋亡情况;分别在正常条件下和FA处理后2 d,选取A39和H5的叶片,构建cDNA文库并进行Illumina RNA-seq测序,获得差异基因;利用GO和KEGG对差异基因进行富集分析;利用荧光定量PCR(qRT-PCR)方法对抗枯萎病相关的基因进行验证。结果表明,FA胁迫处理后,H5的叶片比A39早发黄萎蔫,且H5叶片的MDA含量升高,而SOD酶活性下降。进一步通过TUNEL实验观察到,处理前,两份材料的TUNEL的阳性信号几乎检测不到,但是FA处理后H5的TUNEL的阳性信号较A39强烈,且数目较多,说明FA处理后大部分H5叶片的DNA发生片段化,大部分细胞死亡。转录组测序结果显示,FA胁迫时,A39和H5差异基因(DEGs)数目比正常条件下显著增加,其中2243个基因发生上调,1688个基因的表达量下调。DEGs根据GO分析可以分为生物过程,细胞组分和分子功能3类;KEGG分析显示,FA胁迫处理后的差异基因主要富集在植物—病菌互作途径,嘌呤代谢途径,剪接体相关的途径等。进一步采用qRT-PCR分析发现,病菌相关基因,WRKY类转录因子以及内切几丁质酶类相关基因的表达量变化与转录组分析的结果一致,且在FA处理后发生了显著上调或下调,有可能与节瓜枯萎病的抗性调控相关。本研究从生理生化和分子水平研究节瓜枯萎病抗性的机制,为克隆和分离相关抗性基因,提高节瓜的枯萎病抗性育种奠定了理论基础,也为节瓜育种的遗传改良和枯萎病抗性的分子机制研究提供了一定的生理生化和分子理论依据。更多还原