Frontiers in Genetics-转录组+代谢组+qPCR分析茭白抗鞘腐病机制。

1.题目：Integrated transcriptome and metabolome analysis unveil the mechanism for sheath rot resistance in wild rice (Zizania latifolia Griseb.).

2.杂志：Frontiers in Genetics

3.IF：4.772分（2023）

4.链接：Limin Chen, Yamin Ma, Tianjun He, TingTing Chen, Yiming Pan, Dayun Zhou, Xiaowei Li, Yaobin Lu, Quancong Wu, Lailiang Wang. Integrated transcriptome and metabolome analysis unveil the mechanism for sheath rot resistance in wild rice (Zizania latifolia Griseb). https://doi.orgfgene.2023.1163464.

5.主要内容：

鞘腐病（SRD）是茭白（Oryza sativa L）的一种破坏性病害，可导致产量下降20-85%。然而，我们的初步研究表明，野生（东北野生稻，MWR）品种“Zhejiao NO.7”对SRD表现出抗性，这使其成为鉴定抗性机制的重要资源。因此，我们在此报道了亚洲镰刀菌（FA）感染的MWR相对于CK（未感染）的转录组学和代谢组学反应。共检测到136种差异积累的代谢物（与对照相比，FA中有114种向上和22种向下积累的DAM）。富含色氨酸代谢、氨基酸生物合成、黄酮类化合物和植物激素的代谢产物在FA中高度积累。转录组测序结果显示11280个基因的差异表达（与CK相比，FA中的DEGs、5933上调和5347下调）。色氨酸代谢、氨基酸生物合成、植物激素生物合成和信号传导以及活性氧稳态中表达的基因证实了代谢产物的结果。此外，与细胞壁、碳水化合物代谢和植物-病原体相互作用（过敏反应）相关的基因表现出差异表达。 病菌侵染后活性氧生成和稳态的差异明细。ROS，活性氧清除；GR，谷胱甘肽还原酶；；APX、L-抗坏血酸过氧化物酶；单脱氢抗坏血酸还原酶；DHAR；谷胱甘肽；抗坏血酸；MDHA单脱氢抗坏血酸等。 这些结果为理解MWR对FA攻击的反应机制提供了基础，并可用于培育耐SRD的栽培茭白。

病原菌：病菌亚洲镰刀菌Fusarium asiaticum分离的茭白发病植株。用PDA培养基28 ± 0.5 ℃暗培养4 d后用于接种。

接种方法：用直径0.5 cm灭菌的打孔器在长有Fusarium asiaticum培养基上打孔，将菌饼直接平铺于茭白叶鞘位，并用封口膜密封保湿，72 h后茭白叶鞘处出现明显褐色病斑后，取样用于后续转录组代谢组检测，CK用空白PDA处理。

材料：对照组（CK）；实验组（FA）；

图1. A)茭白鞘腐病田间发病症状。B)亚洲镰刀菌病原菌PDA培养基生长状态。C）亚洲镰刀菌菌丝形态特征。D）亚洲镰刀菌孢子形态。E) 亚洲镰刀菌侵染不同品种茭白96小时病斑特征。F）不同时间下亚洲镰刀菌侵染浙茭7号病斑特征。

图2.代谢组差异分析

图3.染病后色氨酸、苯丙素和类黄酮生物合成相关代谢产物的差异积累

图4.转录组分析。

图5.色氨酸代谢通路分析

图5.萜类和类胡萝卜素代谢通路分析

图6.活性氧生成和稳态的差异调节。钙依赖性蛋白激酶；呼吸爆发氧化酶同源蛋白；ROS，活性氧清除；HR，过敏反应；GR，谷胱甘肽还原酶；谷胱甘肽过氧化物酶；APX、L-抗坏血酸过氧化物酶；单脱氢抗坏血酸还原酶；DHAR，可能的谷胱甘肽S-转移酶/脱氢抗坏血酸还原酶；烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸；NADPH，还原的NADP；GSSH氧化型谷胱甘肽；谷胱甘肽，还原型谷胱甘肽；ASA、抗坏血酸；MDHA单脱氢抗坏血酸盐；以及脱氢抗坏血酸DHA。

图7.关键基因qPCR验证和与转录组相关分析

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