杨树响应胶孢炭疽菌侵染的转录组学研究

摘要

【目的】通过生理指标和高通量转录组数据解析杨树响应病原菌侵染的分子机制，为探究杨树叶片在胶孢炭疽菌侵染下生理及分子响应模式奠定重要的理论基础。【方法】以毛白杨无性系LM50为试验材料，对胶孢炭疽菌侵染后3种抗氧化酶活性（多酚氧化酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶）变化模式进行分析；基于RNA高通量测序技术分析关键基因及其表达模式。【结果】病原菌侵染叶片6 d后，丙二醛含量和3种抗氧化酶的活性显著提高。共检测到4 547个杨树差异表达基因，其中2 262个基因上调，2 285个基因下调，差异基因主要富集到糖类、脂类、次生代谢产物、苯丙烷、谷胱甘肽、多种氨基酸、不饱和脂肪酸合成及代谢等生物学通路。WRKY、ERF等转录因子家族表达量明显改变，可能在杨树响应病原菌胁迫过程中发挥了重要作用，其中27个WRKY和23个ERF转录因子表达明显受到激活。MapMan分析结果表明病原菌侵染导致氧化胁迫的产生，植物激素含量也增加，这些激素作为信号激活防御反应，最终诱导大量抗病通路相关基因表达。【结论】27个WRKY和23个ERF转录因子可能在杨树响应病原菌胁迫的过程中起到重要的调控作用，谷胱甘肽、苯丙烷和类黄酮次生代谢通路可能参与杨树响应胶孢炭疽菌侵染过程。

关键词

杨树 / 生物胁迫 / 转录组 / 胶孢炭疽菌

基金资助

国家自然科学基因项目（31872671、31972954、32022057）;; 中国科协项目（2018QNRC001）;; 国家林业草原科技创新青年拔尖人才项目（2020132607）