【摘要】：為探討煙草與黑脛病菌親和互作在轉(zhuǎn)錄水平的分子機制,本研究利用Solexa高通量測序技術(shù)分析感病品種紅大接菌前0 h和接菌后12 h、24 h、48 h和72 h莖部組織的基因表達譜。將5個時間點樣品的Unigene表達量依次進行兩兩相比,4個時間點分別鑒定出11 434、12 190、5 128、7 428個差異表達基因。GO功能分析表明,已注釋的差異表達基因顯著富集到細胞組分中的細胞壁、胞外區(qū)域和質(zhì)膜上,分子功能的催化活性、激酶活性、核酸結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子活性和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活性,并主要參與響應(yīng)刺激、響應(yīng)脅迫、次級代謝、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物學(xué)過程。Pathway分析顯示,差異表達基因顯著富集到多條次生代謝產(chǎn)物生物合成途徑和碳水化合物代謝途徑,以及與抗病相關(guān)的植物與病原菌互作、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等途徑。14類共計36個已知功能差異基因參與植物與病原菌互作Pathway,多數(shù)屬于PTI途徑調(diào)控基因,且基因表達量在黑脛病菌侵染中期(48 h)達到最高;僅有4類ETI途徑調(diào)控基因差異表達,其中抗病負調(diào)控因子RIN4在黑脛病侵染前、中期(24 h,48 h)上調(diào)表達,信號組分HSP90接菌后24 h下調(diào)表達。由此可以推測,受黑脛病菌侵染后,紅大品種中PTI途徑調(diào)控基因能有效響應(yīng)黑脛病菌脅迫反應(yīng),從而提高對黑脛病菌的抵抗能力,而ETI途徑調(diào)控基因不能有效響應(yīng)黑脛病菌脅迫反應(yīng)。本研究初步揭示了煙草黑脛病感病品種在轉(zhuǎn)錄水平上的表達差異,為培育優(yōu)質(zhì)抗病新品種提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

9GQ20(%)98.9398.9298.9298.9198.94Q30(%)96.1996.1396.1596.1496.23GC含量(%)GCcontent(%)43.0943.3342.9743.1943.07P(%)0.920.910.910.900.91注:Nr:原始序列總條數(shù);Nq:質(zhì)量控制后的序列總條數(shù)(有效數(shù)據(jù));Lq:質(zhì)量控制后序列的總長度;P:比對成功的序列條數(shù)占有效序列總數(shù)的百分率Note:Nr:Totalnumberofrawreads;Nq:Totalnumberofreadsafterqualitycontrol(Validdate);Lq:Totallengthofreadsafterqualitycontrol;P:Percentageofsuccessfullymappedreadnumbertototalvaliddate圖1S-0h的Solexa測序飽和度分析Figure1SolexasequencingsaturationanalysisofS-0h個。接種黑脛病菌24h、48h和72h后的差異表達基因分別富集到205個、204個和204個GOterm，顯著富集到的GOterm分別為68個、51個和66個。對4個時間點差異表達基因顯著富集的GOterm(Qvalue≤0.05)進行聚類分析，結(jié)果如圖2所示：接種黑脛病菌12h、24h、48h和72h后的差異表達基因主要顯著富集到生物學(xué)過程的衰老(Aging)、生物調(diào)控(Biologicalregulation)、細胞傳達(Cellcommunication)、胞內(nèi)自動調(diào)節(jié)(Cellularhome-ostasis)、胞內(nèi)響應(yīng)刺激(Cellularresponsetostimulus)、響應(yīng)生物脅迫(Responsetobioticstimulus)、響應(yīng)內(nèi)生刺激(Responsetoendogenousstimulus)、胞外刺激反應(yīng)(Responsetoextracellularstimulus)、響應(yīng)脅迫注:比較組合S_12hvsS_0h,S_24hvsS_12h,S_48hvsS_24h,S_72hvsS_48h,分別表示紅大接種清水(0h)和接種黑脛病菌后12h、24h、48h和72h5個時間點樣品的Uni-gene表達量依次進行兩兩比較Note:S_12hvsS_0h,S_24hvsS_12h,S_48hvsS_24h,S_72hvsS_48hmeantheUnigeneexpressionofHongdaaftersterilewaterinoculationfor0h,andafte

分子植物育種MolecularPlantBreeding圖2不同時間點差異表達基因顯著富集的GOterm聚類熱圖分析Figure2HeatclusteranalysisforGOtermbysignificantenrichmentofdifferentiallyexpressedgenesatdifferentinocu-lationtimepoints(Responsetostress)、次級代謝過程(Secondarymeta-bolicprocess)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、信號傳遞等GOterms；在細胞組分方面，顯著富集到細胞壁(Cellwall)、胞外區(qū)域(Extracellularregion)、胞外區(qū)部分(Extracellularregionpart)和質(zhì)膜(Plasmamembrane)等GOterms；從GO的分子功能來看，差異表達基因編碼蛋白主要具有結(jié)合碳水化合物(Carbohydratebinding)、催化作用(Catalyticactivity)、受體活性(Receptoractivity)、激酶活性(Kinaseactivity)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活性(Signaltransduceractivity)和轉(zhuǎn)錄因子活性(Transcriptionfactoractivity)等GOterms。1.4差異表達基因Pathway分析不同接種時間點差異表達基因Pathway分析結(jié)果(表4)，接種黑脛病菌12h、24h、48h和72h后的差異表達基因分別有1663、1910、756和1163個基因注釋到121、123、113和116個Pathway，其中顯著富集到Pathway分別有39、32、27和27個。這些顯著富集的Pathway主要包括半胱氨酸和蛋氨酸代謝(Cysteineandmethioninemetabolism)、苯丙氨酸代謝(Phenylalaninemetabolism)、苯丙氨酸的生物合成(Phenylalaninebiosynthesis)等氨基酸代謝途徑，，黃酮類化合物生物合成(Flavonoidbiosynthesis)、苯丙烷類3466

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