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【寄件到內地】我校揭示茶樹對輪斑病防禦的動態分子機制

時間:2021-02-24 來源: 作者: 點擊:

本網訊 217日,The Plant  Journal在線發表了我校茶樹生物學與資源利用國家重點實驗室韋朝領教授團隊題為Multi-omics analysis to visualize the dynamic roles  of defense genes in the response of tea plants to gray blightdoi.org/10.1111/tpj.15203)的研究論文。該研究通過多組學測序鑑定到一系列參與茶樹免疫反應的差異表達基因,系統的闡述了茶樹對輪斑病防禦的動態分子機制。

茶輪斑病由擬盤多毛孢屬真菌(Pestalotiopsis-like)引起,在我國茶區廣泛發生,且是造成嚴重損失的主要葉部病害之一。病症剛開始出現在葉片的邊緣,初期病斑為淺褐色,圓形或者不規則形狀的斑點,在嚴重的情況下,會變成有着深棕色邊緣的壞死病斑,最終,導致葉片從茶樹上脱落。不僅降低了茶葉的產量,對品質也有着嚴重的影響,造成巨大的經濟損失。因此,從分子生物學角度探索茶樹對輪斑病侵染誘導的防禦機制,將為茶樹病害防治和抗病新品種的選育提供理論依據。


茶樹與輪斑病相互作用中主要基因的動態變化模式圖



為了探究茶樹的動態免疫機制,對輪斑病病原菌侵染後第1471013  d的茶樹葉片進行轉錄組、small  RNA和降解組測序,鑑定到2116個差異基因和95個差異miRNA;進一步分析研究發現,茶樹對輪斑病的防禦機制是複雜的且是多層面的。首先是通過對病原菌的識別誘導PR的表達,激活了PTI反應,進而誘導次級代謝產物以及細胞壁形態的變化。在茶樹與病原菌的博弈之中,茶樹的免疫反應隨着侵染時間的延長逐漸變弱,為了更有效的抵禦病原菌,在第13天時茶樹通過特異性的招募R基因啓動了第二道免疫反應ETI。在此動態調控網絡中,PR作為基礎性防禦基因貫穿於整個防禦反應,類黃酮類(尤其是非酯型兒茶素)在茶樹受到病原菌侵染的第4天起着最主要的防禦作用,另外,細胞壁的厚度在受到病原菌侵染的第1天時顯著降低,隨後,細胞壁會產生胼胝體等使細胞壁逐漸變厚(圖1)。

通過WGCNA鑑定到兩組關鍵基因對miR530b-ERF96miRn211-TLP參與茶樹免疫反應,並通過在煙草中瞬時轉化、反義寡核苷酸抑制基因表達以及一些生理指標的測定等對其功能進行了驗證。


關鍵基因的共表達子網絡圖



韋朝領教授為該論文通訊作者,王雙雙博士和碩士生劉露為共同第一作者。本研究由得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、以及安徽省區域中央引導地方科技發展專項基金的支持。