板栗上虫瘿和成瘿枝的代谢组与转录组联合分析

摘要

虫瘿是由昆虫取食或产卵刺激引起植物组织细胞异常增殖和分化,从而形成的突起或瘤状结构。栗瘿蜂(Dryocosmus kuriphilus)虫瘿为其幼虫提供食物来源并保护其生长。营养假说认为,虫瘿为致瘿昆虫提供了丰富的营养物质,因此其虫瘿组织中的营养物质含量应高于成瘿部位,而次生代谢产物的含量则相反。前期研究发现,栗瘿蜂虫瘿的糖类等营养物质高于其成瘿部位,而单宁等代谢物质的含量则相反,与营养假说一致。有研究分别利用代谢组和转录组分析发现,虫瘿的可溶性糖等营养物质含量高于成瘿部位,黄酮等次生代谢产物的含量则相反,同时与光合作用相关的基因表达下调。但是,目前尚无转录组和代谢组联合分析瘿蜂虫瘿与其成瘿部位差异的报道。本文首次联合代谢组和转录组,基于通路富集分析,更加全面地比较了板栗(Castanea mollissima)上栗瘿蜂虫瘿与成瘿部位之间的差异代谢物和差异表达基因。结果显示,栗瘿蜂虫瘿的氨基酸和多肽等含量上调,可能与其生长发育有关;而黄酮含量下调,可能是栗瘿蜂为了生存启动的防御机制,这二者均与营养假说相符。此外,通路富集分析显示,与光合作用相关的大部分基因在虫瘿中表达下调,抑制了寄主植物的光合作用。

关键词

栗瘿蜂 / 虫瘿 / 成瘿枝 / 代谢组 / 转录组