水稻幼穗响应稻曲病菌毒素胁迫早期的转录组分析

【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。