转录因子PacC介导的苹果果实与扩展青霉互作机制

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangaimin143074
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扩展青霉(Penicillium expansum)是重要的采后病原真菌,可引起多种温带水果的青霉病,其中以苹果青霉病最为典型。Pac C是真菌Pal/Rim-p H信号通路转录因子,不仅调控生长发育,还可调控致病性。本研究采用P.expansum野生型菌株(WT)和Pac C缺失突变株(ΔPePacC)分别接种“富士”果实,观察接种果实其致病性和果实不同组织p H及内源性激素含量变化;利用RNA-seq技术分析其基因表达特征,并验证主要代谢在果实与病原菌相互作用中的调控作用。主要结果如下:1.ΔPePacC接种降低了果实的早期发病率,抑制了病斑直径的扩展;ΔPePacC接种还抑制了果实病健交界处及外部不同组织的酸化;ΔPePacC接种提高了果实病健交界处组织的ABA和JA含量,降低了GA3和SA含量,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中ABA和JA含量逐渐降低,GA3和SA含量逐渐增加。2.ΔPePacC接种果实病健交界处组织转录组分析表明,共有491个差异表达基因(DEGs),其中上调表达149个,下调表达342个;GO分析涉及18项生物学过程、11项细胞组分和9项分子功能,主要涉及氧化还原、多糖代谢和细胞壁组分;KEGG注释到83个代谢通路,主要涉及谷胱甘肽代谢、苯丙烷代谢、萜类合成、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化、磷酸戊糖途径、植物激素信号转导、植物-病原体互作等过程;转录因子分析预测到与次生代谢、乙烯合成和激素信号传导等相关的转录因子53类。3.ΔPePacC接种上调了果实病健交界处组织的NOX表达量和活性,下调了SOD表达量和活性,促进了O2·-产生,抑制了H2O2积累,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中NOX和SOD表达量和活性均逐渐降低,但O2·-含量始终维持在较高水平,H2O2含量持续降低;ΔPePacC接种上调了CAT和POD的表达量和活性,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中CAT、POD表达量和活性均有所下降;ΔPePacC接种抑制了ASA-GSH循环活性,随着病健交界处向健康部位的过渡组织中其活性也逐渐降低;ΔPePacC接种还抑制了果实病健交界处组织的体外抗氧化能力,随着病健交界处向健康部位的过渡组织中体外抗氧化能力逐渐降低。4.ΔPePacC接种下调了果实病健交界处组织的PME和PL表达量,抑制了PMG活性,增强了PG活性,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中PME和PL表达量逐渐降低,PMG和PG活性均略有增加;ΔPePacC接种抑制了Cx和β-GLU活性,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中Cx和β-GLU活性均有所增加;ΔPePacC接种上调了PLA1、PLA2、PLC、PLD和PTEN表达量,增加了PLA1、PLA2、PLC、PLD和LOX活性,加速了PC、IP3、PIP2和PI的消耗,促进了PA的合成,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中PLA1、PLA2、PLC、PLD和LOX表达量和活性均迅速增加,从而使得PIP2、PI和PA含量均被显著增加并维持在较高水平。5.ΔPePacC接种上调了果实病健交界处组织的NI、AI、SS和SPS表达量和活性,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中NI、AI、SS和SPS表达量和活性均有所下降;ΔPePacC接种还上调了G6PDH、6PGDH表达量和活性,提高了NADP+和NADPH水平,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中G6PDH、6PGDH表达量和活性以及NADP+含量均不断降低,而NADPH含量较高;ΔPePacC接种还上调了SUT、v GT、SWEET表达量及活性,降低了TSS、蔗糖和果糖含量,增加了葡萄糖含量,随着病健交界处向健康部位的过渡,组织中SUT、TMT、v GT、SWEET表达量和活性迅速增加,TSS含量无明显变化,蔗糖、葡萄糖和果糖含量迅速升高。6.ΔPePacC接种激活了果实病健交界处组织的PAL、C4H、4CL、CAD、LAC和POD活性,提高了肉桂酸、p-香豆酸、阿魏酸、芥子酸和总酚水平,促进了肉桂醇、松柏醇、芥子醇和木质素的合成,增加了类黄酮含量,随着病健交界处向健康部位的过渡,PAL、4CL、CAD和POD活性逐渐降低,C4H和LAC活性逐渐升高,酚酸单体和总酚含量逐渐升高,木质素单体和木质素含量逐渐积累,类黄酮含量逐渐降低。7.K.apiculata可通过营养和空间竞争的方式迅速定殖于果实伤口处,通过增加果实伤口处的苯丙烷代谢关键酶PAL活性和总酚、类黄酮和木质素含量,以及抗氧化酶(SOD、CAT、POD和PPO)活性降低P.expansum损伤接种果实的发病率和病斑直径。综上,Pac C可以通过提高果实病健交界处组织的p H来降低致病力。Pac C可以抑制果实病健交界处组织的ROS积累,有效维持果实不同组织的ROS稳态;Pac C还可抑制果实病健交界处组织胞外酶的释放,以及果实不同组织中细胞壁降解酶的活性,激活磷脂酸代谢;Pac C还能够降低果实病健交界处糖的转运和积累,诱导果实不同组织糖代谢和磷酸戊糖途径。此外,Pac C可增强苯丙烷代谢相关酶活性,促进抗菌物质(总酚、类黄酮和木质素)及其酚酸底物的合成。
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