番茄青枯病发病过程中ARFs和WRKYs的表达分析

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番茄(Solanum lycopersicum)是茄科茄属的一年生或多年生草本植物,原产于南美洲,在世界范围内广泛栽培。番茄青枯病又称细菌性萎蔫病,是由茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起、寄主范围广的土传性病害,给番茄生产造成了巨大损失。对抗病过程中转录因子进行研究,探究抗病机理,找出抗病相关基因,可以指导病害防治及抗病育种。本研究对番茄青枯病发病过程中ARF和WRKY转录因子的表达进行了分析,主要研究结论如下:1、选取抗病番茄材料Hawaii7996和感病材料M82 4~5片真叶时的植株,利用伤根法接种青枯菌,对照接种无菌水;分别于接种3 d和5 d后取根和茎的样品进行转录组测序。测序数据显示接种后根部的差异表达基因均多于茎部,可能与病原菌由根部开始侵染有关。接种5 d后根部的差异表达基因远多于接种3 d时,可能是由于接种5 d后,植株的防御调控网络中更多的抗性基因或抗性相关基因被诱导发生了表达,以此来使番茄植株抵御青枯菌的侵染。2、通过KEGG pathway富集分析发现,在Hawaii7996和M82中,根在接种3 d后共同富集在植物激素信号转导通路,接种5 d后共同富集的通路有氨糖和核苷糖代谢、谷胱甘肽代谢和植物与病原菌互作;茎在接种3 d后共同富集的通路为蛋白质在内质网中的加工,接种5 d后共同富集的通路有谷胱甘肽代谢、不饱和脂肪酸的合成。3、接种青枯菌后,ARF6在抗、感材料中的表达存在差异,推测其可能负调控番茄对青枯病的抗性。WRKY40在两个材料中接种后3 d和5 d后的根中均上调表达,但在Hawaii7996中的表达量约为M82的2倍,推测该基因在番茄青枯病抗病过程中可能起正调控的作用。WRKY53在Hawaii7996接种3 d和5 d后的茎中持续上调表达,而M82中仅在接种3 d时上调表达,推测其可能参与介导番茄对青枯病的抗性途径。4、随机挑选12个差异表达基因进行实时荧光定量(qRT-PCR)验证,结果表明这些基因的表达变化趋势与RNA-seq一致,表明RNA-seq测序结果可靠。综上所述,番茄在受到青枯菌的侵染后,ARF6、WRKY40和WRKY53在番茄防御青枯菌侵染过程中起到调控作用,但其作用机制仍需深入挖掘。ARF6在番茄中调控青枯病抗性的研究暂无报道。
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