小麦响应禾谷镰刀菌侵染的核心基因筛选与鉴定

摘要

【目的】筛选鉴定小麦品种连麦12响应禾谷镰刀菌侵染过程中的核心基因,为小麦赤霉病防御分子网络提供理论参考。【方法】对成功感染禾谷镰刀菌的连麦12小穗进行转录组测序,通过DESeq筛选差异表达基因(DEGs),对DEGs进行GO功能注释和KEGG信号通路富集分析,构建DEGs的蛋白质互作网络,通过MCODE和cytoHubba筛选核心基因。【结果】对小麦品种连麦12接种禾谷镰刀菌(处理组)和接种无菌去离子水(对照,CK)72 h后的DEGs进行筛选,结果共筛选出14180个DEGs,其中有10966个DEGs上调表达,有3214个DEGs下调表达。经GO功能注释分成三大类,共51个条目,其中,细胞组分包含14个条目,主要富集在细胞、细胞部件和膜3个条目;分子功能包含11个条目,主要富集在催化活性和结合2个条目;生物学过程包含26个条目,主要富集在细胞过程、代谢过程和刺激反应3个条目。KEGG信号通路富集分析结果显示,富集到代谢、次级代谢物生物合成、苯丙烷类生物合成、植物信号激素转导、植物MAPK信号通路的DEGs数量最多;富集到光合作用—天线蛋白通路,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,谷胱甘肽代谢,黄酮和黄酮醇的生物合成,亚油酸代谢等通路的程度最高。以combined score>0.7构建蛋白质互作网络,共筛选出258个上调表达的DEGs。MCODE聚类构建筛选重要基因互作功能模块,获得2个重要基因功能模块分别包含13个(Score=7.67)和6个(Score=5.60)重要的DEGs。利用cytoHubba筛选蛋白质相互作用最紧密的10个核心基因,其结果与MCODE筛选结果重合。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对筛选的10个核心基因验证结果,与转录组测序结果基本一致。【结论】筛选的10个核心基因在禾谷镰刀菌侵染后均上调表达,说明这10个核心基因在连麦12对禾谷镰刀菌侵染的响应中发挥重要调控作用。