本生烟响应蛋白激发子PevD1的差异表达基因鉴定与分析

作者：梁颖博; 李泽; 邱德文; 曾洪梅; 李广悦; 杨秀芬^*

来源：中国农业科学, 2019, 52(21): 3794-3805.

• 本生烟
• 大丽轮枝菌
• 蛋白激发子PevD1
• RNA-Seq
• LRR-RLKs
• 转录因子
• PR蛋白

【目的】通过RNA-Seq筛选本生烟(Nicotiana benthamiana)响应大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)蛋白激发子PevD1的差异表达基因(differentially expressed gene,DEG),分析PevD1诱导植物产生抗病性的潜在分子机制。【方法】用10μmol·L-1的PevD1蛋白液渗入4周龄的本生烟叶片,分别在处理后6、12和24 h取样提取RNA,构建mRNA文库后采用BGISEQ-500平台进行测序。筛选各时间点的差异表达基因进行GO和KEGG分析;重点分析与诱导抗病相关的富含亮氨酸重复序列类受体蛋白激酶(leucine-rich repeats RLKs,LRR-RLKs)、转录因子(transcription factor,TF)以及病程相关蛋白(pathogenesis related protein,PR蛋白)家族差异表达基因;采用qRT-PCR对差异表达基因进行定量验证。【结果】GO功能富集以及KEGG通路富集分析表明,PevD1诱导6 h后的差异表达基因主要与细胞识别、光合作用、光收割等功能相关,显著富集在光合作用-天线蛋白通路、萜类化合物合成通路、黄酮和黄酮醇等次生代谢产物合成相关通路中;12 h和24 h的差异表达基因主要与细胞识别和胞内激酶等生物学功能相关,显著富集在植物-病原互作通路、倍半萜和三萜生物合成通路、黄酮和黄酮醇生物合成通路、亚麻酸代谢等次生代谢产物合成相关通路中。与光合作用相关的差异表达基因主要呈下调趋势,与萜类、黄酮类等抗病相关次生代谢产物合成通路相关的差异表达基因主要呈上调趋势。PevD1诱导后大量的LRR-RLKs、TF以及PR蛋白家族基因显著上调表达,这些基因与激发子识别、基因转录调控和抗病性相关。经qRT-PCR验证后,所检测基因的表达趋势与转录组测序结果一致。【结论】PevD1诱导本生烟中大量基因转录重排,大量LRR-RLKs、TF和PR蛋白家族基因上调表达,激活了植物免疫系统,使植物产生抗病性。研究结果可为今后深入探讨PevD1诱导植物免疫的机理提供依据。

• 单位
  植物病虫害生物学国家重点实验室; 中国农业科学院植物保护研究所