山田胶锈菌和亚洲胶锈菌吸器的比较转录组分析

摘要

为防止锈病的传播,培育抗病品种以及减少产量损失,基于山田胶锈菌（Gymnosporangium yamadae）和亚洲胶锈菌（Gymnosporangium asiaticum）吸器阶段的转录组差异分析揭示了胶锈菌侵染寄主植物时的专化性选择机制。对山田胶锈菌和亚洲胶锈菌担孢子侵染寄主时形成的吸器进行转录组测序,分别获得了21 213条和13 015条单基因（unigenes）;从山田胶锈菌和亚洲胶锈菌中分别选择5个基因进行实时荧光定量PCR验证,显示其表达情况与转录组分析结果基本一致,表明转录组分析结果可靠;用Nr、GO、KEGG、KOG等7个数据库进行基因功能注释和富集分析,发现两种胶锈菌的基因主要富集在细胞进程、翻译、代谢相关通路;使用SignalP和TMHMM在线网站以及dbCAN、BLAST、HMMER等软件分析显示山田胶锈菌和亚洲胶锈菌吸器中的候选效应蛋白分别有343个（2.51%）和175个（2.79%）,其中分别含有14个和5个蛋白酶,10个和3个脂酶;利用OrthoFinder、BLSAT和KaKs Calculator软件分析了两种胶锈菌的进化关系,在一对一同源基因中,比对率大于82%的基因对被认为处于保守选择,有12.37%的基因对处于正向选择,在亚洲胶锈菌中有5个效应子处于进化选择,其中1个为脂酶。山田胶锈菌和亚洲胶锈菌表达基因富集中没有发现显著差异,表明虽然其种间存在典型的寄主选择性,但吸器所涉及的生物学过程相对保守,而两个物种之间存在较低的蛋白相似性,说明它们受到较大的寄主选择压力而产生了明显的进化分歧,这可能与对寄主的特异性选择机制相关。在吸器阶段,胶锈菌可能可以利用植物的脂质作为能量来源,而效应子的主要目的可能是调控植物的生理进程等而不是直接攻击寄主。