羊肚菌响应白霉病菌侵染的转录组分析及关键基因克隆OA

羊肚菌白霉病是由长孢假单隔孢(Pseudodiplo9spora longispora)侵染引起的羊肚菌常见病害,常导致羊肚菌产量减少和品质降低。为明确长孢假单隔孢对羊肚菌的致病机理,挖掘羊肚菌响应白霉病病原菌侵染的关键基因,本研究通过转录组测序技术对白霉病病原菌侵染前(M1)与侵染3 d(M2)和侵染5 d(M3)的差异表达基因进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析,并对关键基因进行克隆验证。结果表明,侵染前与侵染3 d比较组、侵染前与侵染5 d比较组分别筛选出差异表达基因1008个和2955个,羊肚菌中更多基因随侵染时间延长被诱导表达。根据GO分类结果,侵染前与侵染3 d比较组差异表达基因主要富集在DNA整合、DNA代谢过程等生物学功能,侵染前与侵染5 d比较组差异表达基因主要富集在碳水化合物代谢过程、膜部分及氧化还原过程等生物学功能。随着侵染时间延长,羊肚菌抗氧化能力及物质代谢活动显著增强。根据KEGG信号通路富集分析结果,侵染前与侵染5 d比较组差异表达基因在次级代谢产物的生物合成、半乳糖代谢、氨基酸的生物合成、糖酵解/糖异生、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路-酵母等通路中的富集程度较高,这些通路可能与羊肚菌响应白霉病菌侵染密切相关。长孢假单隔孢侵染能激活羊肚菌高渗甘油-MAPK(HOG-MAPK)信号通路,编码Ste11、Ssk2和Ssk22、HOG1基因表达量上调,细胞通过积累甘油来维持渗透压平衡。糖酵解途径中,磷酸甘油醛脱氢酶基因、磷酸甘油酸激酶基因、磷酸甘油酸变位酶基因、烯醇化酶基因、丙酮酸激酶基因等多个基因表达水平下调,表明白霉病病原菌侵染能抑制丙酮酸生成,进而影响羊肚菌生长发育。克隆获得的MAPK信号通路基因Mshog1 cDNA序列全长1050 bp,MSHOG1蛋白与真菌HOG1蛋白家族有较高的同源性,且与真菌HOG1同源蛋白都具有“TGY”双重磷酸化位点。本研究结果为羊肚菌抗病育种提供了理论基础。