黄瓜应答镰刀菌酸毒素胁迫的转录组研究

【作者】 林毓娥； 张晓爱； 吴廷全； 邓洁； 李海达； 王瑞娟； 谢大森； 何晓明； 罗少波； 姚春鹏；

【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； 广东省农业科学院农业生物基因研究中心；

【摘要】 镰刀菌酸（Fusaric acid）是尖孢镰刀菌分泌的一种非寄主特异性的重要致病毒素,黄瓜等作物对其的抗性与其对尖孢镰刀菌的抗性（枯萎病抗性）高度正相关。开展黄瓜应答不同浓度镰刀菌酸胁迫的转录组研究,旨在初步解析抗性不同的黄瓜材料应答胁迫时转录组变化及转录调节机制。选取抗、感枯萎病的黄瓜材料CsFA-R1和CsFA-S1,种子经催芽后利用珍珠岩加营养液于温室内培养2周后,在营养液内分别加入低浓度（T1）和高浓度（T2）镰刀菌酸进行处理（对照为营养液）。在处理后0、6、12 h,分别取每种黄瓜材料的根、叶两种组织（3个生物学重复）共计60份样品,提取高质量RNA后进行转录组文库构建(参考NEBNext^?Ultra^TM Ⅱ RNA Library Prep Kit for Illumina说明书),经Illumina HiSeq^TM 2500平台测序后,进行数据处理和分析。本研究中共产生13.79亿个高质量reads,平均91.92%的reads匹配到黄瓜参考基因组,共对应20 797个表达基因和754个新检测到的基因。使用FPKM法计算基因表达量之后,分组比较筛选差异基因（FDR <0.05且|log₂FC|> 1）,发现低浓度镰刀菌酸胁迫下,3个时间点的抗、感材料在叶中和根中的差异表达基因总数相近（分别为1 294、1 066、1 328和1 285、918、995）,但叶中显著上调的基因明显多于显著下调的基因（分别为743、611、739和551、455、589）,而在根中则明显少于显著下调的基因（分别为504、385、437和781、533、558）;在高浓度镰刀菌酸胁迫下,抗、感材料在叶片中差异表达的基因明显多于根中（分别为1 294、3 402、2 395和1 285、2 316、1 186）,但叶和根中都是表达上调的基因多于下调的基因;当镰刀菌酸浓度升高时,抗、感黄瓜材料之间差异表达的基因数增多,并且叶片中差异表达的基因总数显著少于根中,但都是上调表达的基因显著多于下调表达的基因。进一步对差异基因进行GO功能分析、KEGG Pathway分析和WGCNA调控网络分析及表达谱验证（qRT-PCR）发现,黄瓜应答不同浓度的镰刀菌酸胁迫时其转录调节具有明显的时空特异性,涉及到很多植物防卫反应过程中典型的代谢酶类、植物免疫反应过程中代表性的受体激酶、植物激素信号转导成分、钙调蛋白、转运蛋白、内质网与26S蛋白酶体系统成分等。更多还原