小麦3种锈菌PCWDEs家族基因鉴定及表达分析

为挖掘小麦锈菌侵染过程中发挥关键作用的植物细胞壁降解酶(Plant cell wall-degrading enzymes,PCWDEs)基因,通过生物信息学方法对小麦3种锈菌(叶锈菌、条锈菌和秆锈菌)基因组中的碳水化合物活性酶(Carbohydrate-active enzymes, CAZymes)进行预测分析,在此基础上对其中的PCWDEs基因家族进行全基因组范围的筛选鉴定,并利用qRT-PCR方法对叶锈菌PCWDEs家族成员在侵染过程中的转录水平进行了检测分析。结果表明:1)小麦叶锈菌、条锈菌和秆锈菌基因组分别编码355、322和345个CAZymes家族成员基因以及160、153和158个PCWDEs基因;小麦3种锈菌共含75个保守CAZymes基因亚家族和94个PCWDEs直系同源基因簇。2)16个叶锈菌特异性PCWDEs基因在亲和(Pt15-‘中国春’)/非亲和(Pt15-‘云麦34’)互作过程中均受到不同程度的诱导表达,但非亲和互作中在侵染更早期就已受到诱导上调表达。3)叶锈菌特异性PCWDEs基因簇中有4个PCWDEs被鉴定为类扩展蛋白,其在侵染过程中受到诱导表达,说明类扩展蛋白可能在降解纤维素突破侵染屏障中发挥重要作用。综上,在小麦3种锈菌全基因组范围鉴定了PCWDEs基因,初步明确部分基因在锈菌侵染过程中的表达模式,PCWDEs可能在小麦锈菌致病过程中发挥重要作用。