水稻幼穗响应稻曲病菌毒素胁迫早期的转录组分析

伏荣桃; 王剑; 陈诚; 赵黎宇; 陈雪娟; 卢代华; 《中国水稻科学 》 2022 北大核心 CSCD

摘要：[目的]由稻曲病菌引起的稻曲病不仅造成水稻减产,而且还会产生对动物和植物有毒的真菌毒素.探明水稻幼穗对稻曲病菌毒素胁迫响应的分子机制,可为发掘水稻抗稻曲病基因以及抗病分子育种开辟新的思路.[方法]用稻曲病菌毒素处理水稻幼穗,采用转录组测序技术对水稻幼穗进行转录组测序,以水稻9311基因组作为参考基因组进行对比,利用TPM法计算基因表达量,设定参数(差异倍数的绝对值不小于2,且q值不大于0.05)筛选差异表达基因.结合基因差异表达分析、富集功能分析,鉴定水稻响应胁迫的关键基因,并利用实时荧光定量PCR技术对差异表达基因进行验证.[结果]在稻曲病菌毒素胁迫12 h后,水稻幼穗出现2526个差异表达基因(DEG);通过GO富集、KEGG代谢途经和KOG功能分析,将差异基因划分为GO功能下的64个条目、32个代谢途径和KOG功能下23个类别,包括淀粉和蔗糖代谢、苯丙类生物合成、碳代谢、糖酵解/糖异生、氨基糖和核苷酸糖代谢等生物学过程.DEG中有66个植物转录因子,分属7种植物转录因子家族,包括WRKY和Myb两大转录因子.分析二萜类生物合成与淀粉和蔗糖代谢途径相关基因发现,OsCPS2、OsKSL4和细胞色素P450等基因表达量上调,而淀粉酶、β-呋喃果糖苷酶和UDP-焦磷酸化酶等基因表达量下调,推测这些基因在水稻响应稻曲病菌毒素胁迫时发挥重要的作用.[结论]稻曲病菌毒素作为非生物胁迫因素对水稻幼穗具有毒性;通过干扰淀粉和蔗糖代谢等途径而影响种子营养物质的合成,降低水稻抵抗病原菌侵染水稻的能力.

关键词： 水稻 稻曲病菌 真菌毒素 转录组分析