芍药响应细极链格孢侵染的转录组分析

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作   者：

蔚书涵;  秦小杰;  吴其超;  李玲;  臧德奎;  马燕; 

作者机构：

山东农业大学林学院/黄河下游森林培育国家林业和草原局重点实验室; 

关键词：

芍药;  细极链格孢;  生理指标;  转录组学;  抗病通路; 

期刊名称：

中国农业科学

i s s n：

0578-1752

年卷期：

2024 年 015 期

页   码：

3035-3052

摘   要：

【目的】芍药在生长发育过程中容易遭受病原菌侵染，感染病害，由细极链格孢（Alternaria tenuissima）引起的红斑病是其主要叶部病害，严重影响品质和产量，目前对芍药红斑病的抗病机理尚未清晰。本研究运用生理学和转录组学手段，探究芍药响应细极链格孢侵染的生理变化及分子途径。【方法】以芍药‘大富贵’为试验材料，取A. tenuissima接种后12、24和96 h的芍药叶片，测定其相关生理指标并进行转录组测序分析，以未接种叶片为对照。【结果】病原菌接种后，芍药叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性增强，可溶性糖与可溶性蛋白以及丙二醛（MDA）含量升高，脯氨酸含量降低。在A. tenuissima侵染芍药12、24和96 h后，芍药分别有5 045、5 961和2 748个差异表达基因上调，有4 284、5 665和3 536个差异表达基因下调。GO富集分析发现差异基因主要富集到部分生物合成和代谢过程、光合作用、信号转导和节律相关条目中。KEGG富集分析显示差异基因主要富集到碳代谢、氨基酸的生物合成、植物-病原菌互作、植物激素信号转导、MAPK信号等通路中。3条抗病通路（植物-病原菌互作、MAPK信号和植物激素信号转导）中共同富集到53个差异基因，这些差异基因中包括1个MPK6、2个PR1、4个MKK4/5和46个BAK1。随机选取9个芍药响应细极链格孢侵染的差异表达基因进行qRT-PCR分析，基因表达规律与转录组测序结果一致，证实RNA-seq的准确性。AP2/ERF-ERF、WRKY、bHLH和MYB-related转录因子家族是芍药响应A. tenuissima侵染的关键转录因子家族。【结论】A. tenuissima侵染芍药后，芍药通过提高SOD、POD、CAT和PAL的活性提升抗氧化能力，清除病害胁迫所产生的大量活性氧，通过增加可溶性糖与可溶性蛋白的含量、降低脯氨酸的含量进行渗透调节保持细胞水分。BAK1、PR1、MKK4/5和MPK6在芍药响应A. tenuissima侵染过程中起到重要作用，推测PlERF20、PlERF1b、PlWRKY41、PlMYC4和PlMYB62是芍药响应A. tenuissima侵染的抗病相关转录因子。