【摘要】：水稻白葉枯病是世界性水稻病害,嚴重威脅水稻的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。為了挖掘水稻抗白葉枯病新基因,本研究對一個野生稻基因?qū)胂礧6023進行了白葉枯病多菌系接種鑒定及抗譜分析,發(fā)現(xiàn)W6023具有廣譜抗病性。用強致病菌PXO99誘導(dǎo)W6023及其感病輪回親本IR24后進行轉(zhuǎn)錄組測序,分別獲得105644962和91022599條序列,通過GO注釋及KEGG富集分析,發(fā)現(xiàn)差異表達基因主要富集在次生代謝產(chǎn)物的生物合成、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及糖代謝途徑等方面。在這些差異表達基因中,發(fā)現(xiàn)203個基因的表達有顯著差異,其中在W6023中上調(diào)表達的基因有114個(56.2%),下調(diào)表達的有89個(43.8%),而且35.9%分布在第11染色體上。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)在203個差異表達基因中有16個屬于類抗病基因,如NBS-LRR等;14個直接或間接與水稻體內(nèi)過氧化物的代謝相關(guān),如編碼過氧化物酶和金屬硫蛋白等;6個編碼抗病相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子,如WRKY和NAC等;18個為信號傳導(dǎo)相關(guān)基因,編碼鈣調(diào)素結(jié)合蛋白和萜類合成酶等。隨機選擇6個W6023中上調(diào)表達和3個IR24中上調(diào)表達的基因進行RT-PCR及qRT-PCR分析,結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果一致,表明本研究獲得的轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)結(jié)果是可靠的,為以后更深入挖掘W6023的抗病基因及分子機理研究提供了基礎(chǔ)。
【圖文】：

2期張明偉等:野生稻基因?qū)胂礧6023對白葉枯菌的抗譜及轉(zhuǎn)錄組差異表達基因分析抗病，而Xa21對KXO85表現(xiàn)感并Xa27對C4表現(xiàn)感�。�16］，說明W6023也不含Xa21和Xa27。因此，W6023可能是一個新抗源，其抗病譜優(yōu)于包括Xa21在內(nèi)的大部分抗病材料，僅次于Xa23。IＲ24:感病對照IＲ24:Controlforsusceptibility圖1水稻材料W6023對白葉枯病菌的抗性反應(yīng)Fig．1ＲesistancereactionofricelineW6023toXoostrains表1W6023與已知抗白葉枯病基因的抗譜比較Table1ComparisonofresistancespectrumtoXoostrainsbetweenW6023andalltheknownBBresistancegenes材料Variety抗性基因Ｒesistancegene菲律賓國際鑒別小種Philippineinternationaldifferentialraces韓國Korea日本Japan中國China孟加拉BangladeshP1P2P3P4P5P6P7P8P9P10KX085KXO576T1C5PP8511W6023?ＲＲＲＲＲＲＲＲＲSＲＲＲＲＲIＲBB1Xa1SSSSSSSSMSSSSSMSSIＲBB2Xa2SSSSSSSMSSSＲＲＲMＲSIＲBB3Xa3ＲＲＲＲＲSＲＲＲSＲＲＲMＲSIＲBB4Xa4ＲSSＲＲSＲＲSＲMSＲＲSMＲIＲBB7Xa7ＲＲＲSＲSＲＲSＲＲＲＲＲＲIＲBB10Xa10SＲSSMＲSMＲSMSSSSSSＲIＲBB11Xa11SSSSSSMSSMＲSMＲＲSSMSIＲBB14Xa14SSSSＲSSＲMSSＲＲＲMSSTeTepXa16SSMＲMＲMSMSSMSMＲSMSＲＲＲＲAsominoriXa17ＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲMiyangXa18SMＲＲＲSSSSＲSMSSSＲMSIＲBB21Xa21ＲＲＲＲＲＲＲＲＲSSSＲＲＲ扎昌龍Xa22(t)MＲＲMＲＲＲMSMSMSＲMSＲＲＲMＲMSCBB23Xa23ＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲ明恢63Xa25SSSSSSSSＲＲSSSSSIＲBB27*Xa27\ＲＲMＲＲＲ\\\\\\Ｒ\\FF329*Xa39ＲＲＲＲＲＲＲＲＲＲ\\\\\I554W1*Xa41(t)SSS\S\\\\\\\\\\IＲ24NoSSSSSSSSMSSSSSSMSＲ:抗病;MＲ:

過敏性反應(yīng)及轉(zhuǎn)錄組測序取樣依據(jù)用強致病菌P6對IＲ24和W6023注射接種，3d后出現(xiàn)明顯不同的癥狀(圖2)。感病品種IＲ24葉片呈現(xiàn)黃色暈圈，7d后暈圈逐漸變成水浸狀，最后葉片萎蔫枯死。而W6023則在注射處出現(xiàn)褐化斑，產(chǎn)生過敏性壞死即典型的HＲ現(xiàn)象。因此，本研究選擇注射2d以內(nèi)的葉片提�。襈A用于測序，以防水稻葉片壞死及病菌繁殖過多干擾ＲNA-Seq結(jié)果。也曾試圖提取注射3d以后的葉片ＲNA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)注射3d時，W6023只能提取到很少量的ＲNA，而IＲ24中ＲNA已經(jīng)提取不到，感病品種的葉片細胞已經(jīng)被白葉枯病菌破壞。圖2W6023和IＲ24注射接種3d后的癥狀Fig．2SymptomsofW6023andIＲ24infiltratedusingP6strainafter3days2.3差異表達基因在不同功能通路中分布對W6023和IＲ24轉(zhuǎn)錄組測序并對測得數(shù)據(jù)去雜處理，分別得到105644962和91022599條序列，每條序列長為101bp。把獲得的高質(zhì)量序列數(shù)據(jù)在ＲiceGenomeAnnotationProject數(shù)據(jù)庫中進行檢索比對，分別得到97674093(92.46%)和84277721(92.61%)條序列已有注釋�；谛蛄械南嗨菩栽�，共有34923個基因至少與一個GO術(shù)語相匹配，并可以進一步細化為48個功能小組，其中包括生物過程、細胞組件和分子功能3個部分(圖3)。差異表達的基因在生物過程類別里的cellularprocess(19336個基因，0.55%，GO:0009987)、single-organismprocess(9113個基因，0.26%，，GO:0044699)、metabolicprocess(19814個基因，0.57%，GO:0008152)等二級分類中較為集中。在細胞組件分類里organelle(12632個基因，0.36%，GO:0043226)、cellpart(18596個基因，0.53%，GO:0044464)、membrane(8820個基因，0.25%，GO:0016020)和cell(21407個基因，0.61%，GO:0005623)出現(xiàn)的次數(shù)比較多。在分子功能類別中binding(18
【作者單位】： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)作物基因資源與基因改良國家重大科學(xué)工程;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(31571640)
【分類號】：S435.111.47;Q943.2


本文編號：2540285