基于转录组测序的焦枯病抗性桉树的遗传研究

[目的]我们希望通过多组基因型感病测试的结果，对人工杂交产生新的抗病品种进行筛选，找出与桉树焦枯病相关的差异基因，最终目的是解决桉树焦枯病危害。[方法]此前的研究普遍认为粗皮桉P9060 是抗病的树种。韦塔桉W1767 是感病树种。尾粗桉H1522 抗病能力一般。我们对经过焦枯病病原菌侵染筛选出的感病EC333(H1522*unknown)和抗病EC338(W1667*P9060)杂交种及其亲本进行RNA-Seq 测序。获得的转录组信息与巨桉参考基因组比对并功能注释，使用 FPKM 的标准化方式得到基因的表达量，对基因表达模式的相关性和共表达基因的差异数目进行了分析。然后进行差异基因筛选和聚类。最后对差异表达基因进行GO富集和KEGG通路差异表达基因富集，然后分别基于GO、KEGG注释进行GSEA富集。确定了子代与亲本和抗感病杂交种后代间的差异表达基因。我们主要选取EC333和EC338、EC338与P9060、EC338和W1767、EC333与H1522四对基因型的共有差异表达基因。[结果]我们在这里只列出最为关键的两个杂交种的差异基因结果。EC333 和 EC338 的差异基因有 3912 个，其中上调 1631个，下调2281个。差异基因表达量显示，差异基因集在P9060 和EC338中的表达趋势相似，W1767 表达量趋势与EC338 相反。基于GO注释的GSEA富集显示，EC338和EC333 的差异表达基因通路为Carboh ydrate binding(GO:0030246)。基于KEGG注释的GSEA富集显示，EC338和EC333的差异表达基因通路为Sesquiterpenoid and triterpenoid biosynthesis(EGR00909)。可变剪接分析显示，EC338 和EC333 的差异可变剪接事件基因为LOC104426602.SNP分析显示，EC338在Exon区变异位点比EC333多 9631 个。本研究WGCNA显示，与EC338正相关性最强的两个模块是MEpink和MEtan，相关性值为0.485301597和0.4389636;负相关性最强的两个模块是MEsaddlebrown和MEred，相关性值为-0.204643774和-0.17722817.与EC333正相关性最强的两个模块是MElightgreen和MEsaddlebrown，相关性值为0.532894171 和0.320682081;负相关性最强的两个模块是MEred和MEgreenyellow，相关性值为-0.177673509和-0.170610241.理论上与两个杂交种相关性相反的模块中的相同基因为与焦枯病相关的基因。[结论]我们通过对感病和抗病杂交种、杂交种与其亲本间的RNA-seq分析，找到了可能与桉树焦枯病相关的差异基因通路以及通路里符合我们查找标准的具体基因。本研究比较详细地阐释了桉树抗焦枯病杂种优势的遗传基础，为发掘桉树抗焦枯病相关基因提供了依据。