抗感菜豆品种对菜豆普通花叶病毒侵染后的转录组分析

摘要

菜豆普通花叶病毒（BCMV）在世界范围内分布广泛并可造成菜豆严重减产。菜豆是BCMV的主要寄主，不同遗传背景的菜豆对BCMV侵染的响应存在显著差异，目前菜豆抗性基因功能及BCMV的致病机制鲜有报道。为了为菜豆抗性基因功能的研究以及分子抗病育种提供相关依据，利用转录组测序（RNA sequencing）技术对BCMV(C54株系)侵染感性及不同抗性的菜豆品种材料进行转录组测序，对所得数据筛选差异表达基因并进行Gene Ontology(GO)、Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)富集以及进行Weighted correla?tion network analysis(WGCNA)分析。结果发现，不同的菜豆品种中病毒的积累量、差异表达基因的定位及一些关键通路对病毒侵染的响应存在共性和差异（如昼夜节律、光合作用、植物-病原体的相互作用和一些代谢途径相关通路等）。在接种叶上，Dubbele witte品种（DW，对BCMV侵染易感）与Redland’s greenleaf C品种（RGLC，对BCMV侵染具有抗性）差异表达的基因类型上更为相似，定位于光合体系，在光合作用、光合作用-天线蛋白以及光合生物中的碳固定等通路富集，而Sanilac（对BCMV侵染具有抗性）的差异基因没有在光合作用等通路富集。在系统叶上，2个抗性品种中的差异表达基因类型也有差异。植物被病毒侵染后会干扰植物激素的合成与信号转导通路。通过选取8个关键的植物激素合成或信号转导相关基因进行验证，转录组和qPCR数据结果表明，不同的植物激素合成或信号转导相关基因在BCMV侵染菜豆后的表达情况存在差异：BCMV侵染促进了参与水杨酸、茉莉酸和赤霉素合成通路的关键基因的正向调控；乙烯、油菜素内酯以及脱落酸相关的基因在抗感品种中的表达变化趋势不相同。研究结果明确了BCMV侵染不同遗传背景的菜豆品种后的转录组差异反应。

关键词

菜豆普通花叶病毒 / 转录组 / WGCNA / 菜豆