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苹果轮纹病菌侵染苹果果实、枝干和叶片,造成苹果产量下降和品质降低,尤其在我国,主栽品种为富士,对轮纹病高感,导致苹果轮纹病的发生更为严重。本研究以苹果品种“鸡冠”和“富士”的杂交后代中选择的抗病株系“1-1-46”和感病株系“1-1-40”的叶片为试材,接种轮纹病菌(Bberengeriana f.sp.Piricola),进行苹果响应轮纹病菌侵染的转录组分析,筛选抗病相关基因,为探究植物与病原菌互作的机制提供参考。主要结果如下:
1.叶片接菌后0.5d、1d、2d、3d、4d、5d和6d,抗病株系“1-1-46”叶片的病斑面积均显著小于感病株系“1-1-40”。抗、感株系的叶片接菌后3d、4d、5d和6d,病斑面积均显著大于未接菌叶片,病斑增长高峰均在接菌后4d-5d。
2.通过对抗、感株系接菌4d处理及对照共18个样品进行转录组测序分析,获得的总数据量为118.26Gb,423,279,382对reads;抗病株系“1-1-46”被轮纹病菌侵染后差异基因的数量为1219个(872上调、347下调),远高于感病株系“1-1-40”68个(50上调、18下调)。且上调表达的差异基因数量明显多于下调表达的差异基因数;对抗病株系特有的226个差异基因进行分析,在抗病相关通路中,富集于植物激素信号转导的有7个基因,分别为MD06G1046300(SnRK2,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SnRK2)、MD07G1203700(PP2C,蛋白磷酸酶2C)、MD02G1084600(PP2C)、MD01G1220800(PP2C)、MD15G1195800(PP2C)、MD01G1158500(PYL,脱落酸受体PYR/PYL)、MD15G1081800(ABF、ABA反应元件结合因子);苯丙素生物合成有2个基因:MD01G1218900(COMT,咖啡酸/3-羟基阿魏酸-O-甲基转移酶)、MD13G1257800(4CL,4-对-香豆酸CoA连接酶);参与苯丙氨酸代谢的基因为MD13G1257800(4CL,4-对-香豆酸CoA连接酶);参与植物病原体相互作用的基因为MD06G1231000(CML,钙结合蛋白)。通过对变化明显的20个差异基因进行q-PCR验证表明转录组测序结果可靠。
3.对CML、SnRK、PP2C-1、PP2C-2、PP2C-3、PP2C-4、MdCf3、MdMBP2、MdACBP2和MdCEBiP1十个响应轮纹病菌侵染的基因进行q-PCR分析,发现接种轮纹病菌后,抗病株系中的响应基因反应强烈,感病株系反应迟缓。
4.根据苹果基因组已知同源序列获得了苹果蛋白磷酸酶2C基因MD01G1220800和MD07G1291000的ORF区序列,并获得了克隆产物。
1.叶片接菌后0.5d、1d、2d、3d、4d、5d和6d,抗病株系“1-1-46”叶片的病斑面积均显著小于感病株系“1-1-40”。抗、感株系的叶片接菌后3d、4d、5d和6d,病斑面积均显著大于未接菌叶片,病斑增长高峰均在接菌后4d-5d。
2.通过对抗、感株系接菌4d处理及对照共18个样品进行转录组测序分析,获得的总数据量为118.26Gb,423,279,382对reads;抗病株系“1-1-46”被轮纹病菌侵染后差异基因的数量为1219个(872上调、347下调),远高于感病株系“1-1-40”68个(50上调、18下调)。且上调表达的差异基因数量明显多于下调表达的差异基因数;对抗病株系特有的226个差异基因进行分析,在抗病相关通路中,富集于植物激素信号转导的有7个基因,分别为MD06G1046300(SnRK2,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SnRK2)、MD07G1203700(PP2C,蛋白磷酸酶2C)、MD02G1084600(PP2C)、MD01G1220800(PP2C)、MD15G1195800(PP2C)、MD01G1158500(PYL,脱落酸受体PYR/PYL)、MD15G1081800(ABF、ABA反应元件结合因子);苯丙素生物合成有2个基因:MD01G1218900(COMT,咖啡酸/3-羟基阿魏酸-O-甲基转移酶)、MD13G1257800(4CL,4-对-香豆酸CoA连接酶);参与苯丙氨酸代谢的基因为MD13G1257800(4CL,4-对-香豆酸CoA连接酶);参与植物病原体相互作用的基因为MD06G1231000(CML,钙结合蛋白)。通过对变化明显的20个差异基因进行q-PCR验证表明转录组测序结果可靠。
3.对CML、SnRK、PP2C-1、PP2C-2、PP2C-3、PP2C-4、MdCf3、MdMBP2、MdACBP2和MdCEBiP1十个响应轮纹病菌侵染的基因进行q-PCR分析,发现接种轮纹病菌后,抗病株系中的响应基因反应强烈,感病株系反应迟缓。
4.根据苹果基因组已知同源序列获得了苹果蛋白磷酸酶2C基因MD01G1220800和MD07G1291000的ORF区序列,并获得了克隆产物。