利用RNA-seq技术筛选药用野生稻抗白叶枯病相关基因

杨雅云; 张斐斐; 张发美; 阿新祥; 董超; 汤翠凤; 杨春云; 戴陆园; 《广东农业科学 》 2024 北大核心 CSCD

摘要：【目的】药用野生稻(Oryza officinalis)属于稻属CC染色体组，在长期的自然生存过程中，积累了大量适应恶劣环境的抗性基因。利用转录组测序(RNA-seq)挖掘植物抗病相关基因，为开展基因功能与调控机制研究等奠定基础。【方法】对云南省6个居群(Ⅰ～Ⅵ)的38份药用野生稻进行白叶枯病菌CX28-3和PXO99的抗性评价，以PXO99人工接种处理筛选到的药用野生稻36号(抗病)与37号(感病)植株为对象，于0、24、48 h取其叶片进行转录组测序分析，并预测药用野生稻抗白叶枯病相关基因。【结果】6个居群38份云南药用野生稻材料对2个菌株(CX28-3和PXO99)表现为不同的抗病性，总体为中抗至抗以上，其中抗病率最高的是V居群、为93.50%，最低的是III居群、为62.50%。38份药用野生稻对CX28-3菌株感病的植株有5份，感病率为13.15%；对PXO99菌株的感病率为42.10%，表明PXO99的致病力强。此外，抗2个菌株的药用野生稻材料有20份，占全部材料的66.67%，37号材料对2个菌株均表现为中感，36号材料对2个菌株都表现为抗。转录组测序共鉴定到75 650个差异表达基因(DEGs)。GO功能富集分析显示，PXO99处理后共包含45个显著富集的生物进程GO类别，其中富集DEGs数量最多的集中在细胞过程、代谢过程、细胞解剖实体、绑定、催化活性等。KEGG富集分析表明，抗病和感病野生稻材料共显著富集到19个KEGG通路，其中与抗病相关的蛋白等KEGG通路显著富集上升，进一步明确抗病药用野生稻36号的抗病性受白叶枯病菌激发显著。筛选到共同DEGs 256个，11个基因可能与野生稻白叶枯病抗性密切相关；Unigene1184、Unigene15669、CL1239、CL1421、CL4899、CL660、CL7463 7个基因在抗病材料中上调表达，在感病材料中下调表达；Unigene18206、CL210、CL3554、CL9248 5个基因在抗病材料中下调表达，在感病材料中上调表达。【结论】6个居群38份云南药用野生稻材料对CX-28和PXO99菌株表现出不同的白叶枯病抗性，总体为中抗至抗以上。利用RNA-seq技术获得与药用野生稻白叶枯病(PXO99)抗性相关基因11个，可为药用野生稻抗白叶枯病相关基因的挖掘和功能研究提供参考。

关键词： 药用野生稻 白叶枯病抗性 转录组测序 差异表达基因 代谢通路 抗病相关基因