抗感菜豆品种对菜豆普通花叶病毒侵染后的转录组分析

菜豆普通花叶病毒(BCMV)在世界范围内分布广泛并可造成菜豆严重减产。菜豆是BCMV的主要寄主,不同遗传背景的菜豆对BCMV侵染的响应存在显著差异,目前菜豆抗性基因功能及BCMV的致病机制鲜有报道。为了为菜豆抗性基因功能的研究以及分子抗病育种提供相关依据,利用转录组测序(RNA sequencing)技术对BCMV(C54株系)侵染感性及不同抗性的菜豆品种材料进行转录组测序,对所得数据筛选差异表达基因并进行Gene Ontology(GO)、Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)富集以及进行Weighted correla?tion network analysis(WGCNA)分析。结果发现,不同的菜豆品种中病毒的积累量、差异表达基因的定位及一些关键通路对病毒侵染的响应存在共性和差异(如昼夜节律、光合作用、植物-病原体的相互作用和一些代谢途径相关通路等)。在接种叶上,Dubbele witte品种(DW,对BCMV侵染易感)与Redland’s greenleaf C品种(RGLC,对BCMV侵染具有抗性)差异表达的基因类型上更为相似,定位于光合体系,在光合作用、光合作用-天线蛋白以及光合生物中的碳固定等通路富集,而Sanilac(对BCMV侵染具有抗性)的差异基因没有在光合作用等通路富集。在系统叶上,2个抗性品种中的差异表达基因类型也有差异。植物被病毒侵染后会干扰植物激素的合成与信号转导通路。通过选取8个关键的植物激素合成或信号转导相关基因进行验证,转录组和qPCR数据结果表明,不同的植物激素合成或信号转导相关基因在BCMV侵染菜豆后的表达情况存在差异:BCMV侵染促进了参与水杨酸、茉莉酸和赤霉素合成通路的关键基因的正向调控;乙烯、油菜素内酯以及脱落酸相关的基因在抗感品种中的表达变化趋势不相同。研究结果明确了BCMV侵染不同遗传背景的菜豆品种后的转录组差异反应。

菜豆R2R3-MYB基因家族鉴定及其在BCMV侵染后的表达分析

为了明确菜豆R2R3-MYB基因家族的成员及受到BCMV侵染后的表达情况,利用生物信息学方法对菜豆R2R3-MYB基因家族成员进行鉴定和系统分析,同时利用BCMV侵染菜豆后在显症期的转录组数据筛选可能与BCMV侵染调控相关的R2R3-MYB基因家族成员,并对这些基因在病毒侵染不同阶段的表达模式进行实时荧光定量PCR分析。结果表明,菜豆R2R3-MYB基因家族共有159个成员,不均匀分布于菜豆11条染色体上,多含有2个内含子,编码184~554个氨基酸,均为亲水性蛋白。系统进化关系将菜豆R2R3-MYB基因家族成员分为32个亚组(P1~P32),同一亚组成员具有高度保守的基因结构和基序。菜豆基因组内共线性分析表明,片段复制事件和串联复制事件均进行了纯化选择。转录组数据显示,BCMV侵染前后菜豆接种叶和系统叶分别有20、33个差异表达基因;qRT-PCR分析表明,这些基因在病毒侵染后表达均有变化,其中,PvMYB18、PvMYB33、PvMYB92、PvMYB93在侵染早期和显症期均呈现先升高后降低的趋势,而PvMYB29、PvMYB97、PvMYB124、PvMYB128、PvMYB134仅在侵染早期剧烈响应,这些基因的表达特点揭示其可能参与了菜豆对BCMV侵染不同阶段应答反应的调控。