新疆生地所在新疆野蘋果響應腐爛病侵染分子機制研究中獲進展

  新疆野蘋果(Malus sieversii (Ldb.) Roem.)是世界現代栽培蘋果(Malus domestica)的祖先種,主要分布于天山山脈,包括中國新疆伊犁地區和中亞五國,在我國,新疆野蘋果集中分布在新疆伊犁地區的鞏留、新源、霍城及裕民等地。新疆野蘋果距今已有300萬年歷史,不僅是我國新疆天山野果林區中珍貴的第三紀孑遺植物,也是我國經濟林資源中唯一天然的基因庫。然而,近年來新疆野蘋果林分布范圍縮小且種群數量下降,新疆野蘋果種群面積減少的主要誘因之一為蘋小吉丁蟲(Agrilus mali)、腐爛病(Valsa canker)等病蟲害的蔓延。

  為了深入了解新疆野蘋果響應腐爛病侵染分子機理,更好地開展新疆野蘋果抗病基因資源的保護和利用研究,中國科學院新疆生態與地理研究所荒漠與綠洲生態國家重點實驗室張道遠研究組采用二代(Illumina sequencing)和三代(PacBio sequencing)測序技術實時動態監測了新疆野蘋果響應腐爛病侵染后不同時間點(0,1,2,5 dpi)的轉錄本表達圖譜。

  研究人員通過對全長轉錄組數據分析后獲得高質量Illumina數據(164.83 G)和PacBio數據(25.71 G)。基因結構分析后獲得新疆野蘋果轉錄本染色體定位、可變剪接事件、多聚腺苷酸化位點、長鏈非編碼RNA以及融合基因信息。差異基因功能富集分析發現新疆野蘋果通過植物激素水楊酸(Salicylic acid, SA)和茉莉酸(Jasmonate acid, JA)積極抵御腐爛病菌的侵染,SA/JA激素水平明顯升高,同時SA、JA激素通路關鍵基因的表達量在轉錄組數據和熒光定量數據中都得到驗證。此外通過權重共表達網絡分析(WGCNA)AP2-ERF,bHLH,bZIP,MYB,NAC,WRKY,Trihelix轉錄因子家族在新疆野蘋果抵御腐爛病侵染過程中起到重要作用。

  研究結果有助于闡明新疆野蘋果抗腐爛病分子機制,為新疆野蘋果以及栽培蘋果分子育種種質改良研究奠定基礎。

  相關研究成果以“PacBio full-length transcriptome of wild apple (Malus sieversii) provides insights into canker disease dynamic response”為題發表在BMC Genomics期刊上。文章連接:https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-021-07366-y 

  

 

圖 新疆野蘋果響應腐爛病侵染基因結構CIRCOS

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