基于转录组测序解析麦红吸浆虫对小麦防御物质解毒代谢的分子机制

摘要

为筛选麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana参与解毒代谢小麦防御性次生物质的关键基因，以分别取食阿魏酸等次生物质含量差异显著的高抗小麦品种晋麦47和高感小麦品种西农822的麦红吸浆虫幼虫为材料，采用BGISEQ-500高通量测序平台对其进行转录组测序，分析差异表达基因并对其进行GO分类和KEGG通路富集分析，筛选在麦红吸浆虫解毒代谢中起关键作用的相关基因；采用实时荧光定量PCR技术对部分差异表达基因的表达水平进行验证。结果显示：取食两个小麦品种的麦红吸浆虫幼虫转录组共获得42 505条unigene，其中差异表达基因3 566个，2 188个在取食抗虫小麦的麦红吸浆虫幼虫中显著上调，大多数基因参与细胞进程和代谢进程，具有结合、催化和转运蛋白酶的活性，在有毒物质降解与代谢途径显著富集。在取食抗虫小麦的麦红吸浆虫幼虫中共筛选到26个显著上调的解毒酶基因，其中6个谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase,GST）、7个细胞色素P450酶系（cytochrome P450,CYP450）、4个尿苷二磷酸糖基转移酶（UDPglycosyl transferase,UGT）和9个ATP结合盒（ATP-binding cassette,ABC）转运蛋白基因。随机选取的13个差异表达解毒酶基因的实时荧光定量PCR结果的表达趋势与转录组测序结果基本一致。表明筛选获得的GST、CYP450、UGT和ABC转运蛋白基因可能在麦红吸浆虫对小麦防御性次生物质的解毒代谢和适应抗性寄主防御中起着重要作用。

关键词

麦红吸浆虫 / 植物次生物质 / 转录组 / 解毒代谢 / 防御相关基因