感染国槐带化病植株内源激素及转录组分析

摘要

[目的]为探究国槐带化病的致病机理,进而为国槐带化病的防治研究提供理论依据。[方法]以国槐健康与感病枝条作为研究材料,对其生长期间的5、8、9及11月份中枝条生长素、玉米素、赤霉素和脱落酸含量进行连续测定,通过选取8月份国槐的病、健组织进行转录组测序筛选差异表达基因,并进行qPCR验证分析。[结果]在5、8、9、11月中,健康、感病枝条及感病树上的健康枝条中的生长素、玉米素、赤霉素和脱落酸含量变化趋势基本一致,但在8月份国槐旺盛生长期间,感病枝条内的玉米素含量显著高于健康对照;生长素和赤霉素含量显著低于健康对照。而在11月份植株的生长后期,仅感病植株脱落酸含量显著高于健康对照。转录组测序结果表明差异基因下调表达明显高于上调,并且差异基因GO功能注释分析显示,差异基因主要汇集在细胞组分、分子功能和生物学过程3个方面,其中以细胞组分和分子功能差异基因富集更为显著;而KEGG代谢通路分析表明,感病植株的差异基因主要汇集在调控植株免疫应答的信号传导、植物-病原互作和植物激素信号传导等方面,并且其中调控植株免疫应答的信号传导富集差异基因最多且表现为显著下调;内源激素代谢通路注释结果表明,生长素、玉米素受体基因AUX1和CRE表达显著下调,而调控赤霉素、脱落酸代谢的基因TF和ABF表达显著上调;通过对转录组数据进行筛选获得调节生长素、玉米素、赤霉素和脱落酸代谢通路代谢及信号转导的相关基因(GHLAX5、GHAHK4、GHAHP4、GHARR8、GHTF和GHABF2)进行qPCR验证,结果虽与转录组数据存在一定差异,但表达趋势基本一致,这些结果表明,上述基因的差异表达可能对于调控国槐内源激素含量变化具有重要作用。[结论]认为玉米素含量的显著上升和生长素、赤霉素含量的显著降低,阻碍植株的免疫机制应答并调控这3种激素代谢的关键基因差异表达,可能是导致国槐带化病枝条发病且横向生长形成扁茎的主要原因。