小麦近等基因系TcLr19及其感病突变体与叶锈菌互作的转录组分析
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- 论文作者：张维宏 ; 范学锋 ; 安哲 ; 杨文香 ; 刘大群
- 年：2016
- 作者机构：河北农业大学植物保护学院河北省农作物病虫害生物防治工程技术研究中心;
- 论文关键词：小麦 ; 抗叶锈病基因 ; 突变体 ; 转录组 ; 差异表达基因
- 会议召开时间：2016-08-05
- 会议录名称：中国植物病理学会2016年学术年会论文集
- 英文会议录名称：Proceedings of the Annual Meeting of Chinese Society for Plant Pathology(2016)
- 语种：中文
- 分类号：S435.121.43
- 学会代码：ZGVS
- 会议名称：中国植物病理学会2016年学术年会
- 会议地点：中国江苏南京
- 主办单位：中国植物病理学会
- 学会名称：中国植物病理学会
- 页数：1
- 文件大小：69k
- 原文格式：O
- 会议级别：全国
摘要
小麦抗叶锈病基因Lr19具有很强的抗叶锈性,目前很少发现对其有毒力的小麦叶锈菌,克隆该基因,研究其抗病机制对于该基因的高效利用具有重要意义。利用基因突变群体进行分析是分离鉴定功能基因的重要途径。为了解Lr19的结构和功能,本研究以近等基因系TcLr19以及其EMS诱导的感叶锈病突变体MuTcLr19 M_2-6为材料,利用转录组测序技术分析和比较了野生型和突变型TcLr19在叶锈菌侵染0、24、144h(hpi)的差异表达基因。借助Gene Ontology(GO)数据库、KEGG pathway数据库对差异表达基因的功能和可能参与的分子调控途径进行了分析。主要结果如下:每个小麦材料平均测出26 498 522条clean reads,67.64%的测序序列能够定位到小麦基因组上;表达基因(RPKM>1)占总数的44.13%。小麦受叶锈菌诱导后,在MuTcLr19 M_2-6与TcLr19中共筛选出差异表达基因(DEGs)10 671个。在0hpi筛选到3 908个,其中上调2 503个,下调1 405个;在24 hpi筛选到2 011个,其中上调1 147个,下调864个;在144hpi筛选到4 752个,其中上调1 781个,下调2 971个。在3个时间点均表达的共同差异基因有510个,其中190个(37.25%)位于抗叶锈基因Lr19所在的7DL染色体上。对小麦与叶锈菌互作的关键点24hpi的差异表达基因进行了GO功能富集,共注释1 341个DEGs,富集到28个term,分布在分子功能、生物过程和细胞组分三大类中。其中,分子功能部分有18个,包括:果糖1,6-二磷酸1-磷酸酶活性、碳水化合物磷酸酶活性、糖磷酸酶活性、甘氨酸脱氢酶(脱羧基)活性以及氧化还原酶等;生物进程部分有8个:包括了甘氨酸(分解)代谢、丝氨酸家族氨基酸(分解)代谢、α-氨基酸分解代谢等;细胞组分部分有2个,分别为光系统I反应中心和光系统I。金属离子结合、阳离子结合、钙离子结合、特异DNA序列结合、致病机理等term涉及的DEGs最多。对24 hpi KEGG通路富集分析发现,差异基因除显著富集在了光合固碳、碳代谢、二羧酸代谢、卟啉与叶绿素代谢、磷酸戊糖途径、光合作用、氮代谢、果糖与甘露糖代谢等基础代谢通路外,126个基因富集到次生代谢产物的合成途径,23个差异基因富集在植物与病原物互作通路上,包括PR蛋白(PR1、PRS2)、钙依赖型蛋白激酶(CDPK)、钙结合蛋白(CML31)、HSP90、转录因子(WRKY24,WRKY8)等几类与植物抗病反应相关的基因。用qRT-PCR方法验证部分差异表达的基因,其结果与转录组测序基本一致。本研究通过对TcLr19抗病野生型与感病突变型在叶锈菌诱导下的转录组分析,为深入了解小麦与叶锈菌的互作及TcLr19抗病、感病机理奠定了基础。
引文