水稻抗病近等基因系响应细菌性条斑病菌侵染的代谢组分析

摘要

由革兰氏阴性菌黄单胞杆菌的致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola, Xoc)引起的水稻细菌性条斑病(bacterial leaf streak, BLS),简称细条病,是国际上重要的检疫性病害之一。有效利用野生稻(Oryza rufipogon Griff.)抗细条病基因进行抗病品种培育可以从源头解决细条病防治问题。bls2是从广西普通野生稻中鉴定的一个对细条病具有广谱抗性的基因,但是其抗病机制尚不清楚。本研究通过代谢组学分析抗病近等基因系‘9311-bls2’及其轮回亲本‘9311’响应细条病菌侵染的抗性机制。结果发现,两份材料在接种细条病菌后48 h,上调的差异代谢物均明显多于下调的差异代谢物,表明水稻可能主要通过促进代谢物的合成来响应细条病菌的侵染。在‘9311’中上调的差异代谢物主要为萜类化合物、类固醇和类固醇衍生物、吲哚及其衍生物;而在‘9311-bls2’中上调的差异代谢物主要为萜类化合物、酚酸及其衍生物、类固醇和类固醇衍生物。此外, KEGG富集分析表明,‘9311’和‘9311-bls2’在细条病菌侵染后,差异代谢物共同显著富集于植物激素信号转导、二萜生物合成和色氨酸代谢途径。而α-亚麻酸代谢、多种植物次生代谢产物的生物合成,以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成途径则是‘9311-bls2’特有的显著代谢通路。茉莉酸、赤霉素、肉桂酸、二氢人参二醇、邻氨基苯甲酸、对香豆酰胍丁胺等代谢物在‘9311-bls2’中含量显著上调,可能在抵御细条病菌侵染中起到了关键作用。本研究为揭示抗细条病基因bls2的抗性机制提供一定的参考。

关键词

水稻 / 细菌性条斑病 / 代谢组学 / 抗病基因 / 近等基因系