东北林大王峰组：多组学联合分析揭示杨树应答锈菌侵染的机制

　　

由松杨栅锈菌引起的锈病是最具破坏性的杨树疾病之一。锈菌被认为是遗传学研究的模式病原体，因为无论是它的病原体基因组还是宿主基因组都能在相应的数据库找到。杨树中的“Robusta”对一般锈菌的抗性难以抵御强毒性锈菌E4，为研究锈菌抵抗性或易感性相关的基因调控提供了合适的宿主材料。在这项研究中，来自东北林业大学林学院的王峰课题组探讨了miRNA介导的与强毒性锈菌感染有关的杨树易感基因的表达调控，尤其描述了集中在特定miRNA的病原体-宿主相互作用。

为了研究杨树对松杨栅锈菌的易感性，通过高通量测序分别对接种过锈菌和未接种锈菌的易感性杨树“Robusta”进行sRNA文库、降解组cDNA文库及数字基因表达谱（DGE）文库构建。结果共鉴定出12,722种相互调节作用。这个结果描绘出受到强毒性锈菌感染的易感性杨树基因表达的转录后调控框架。这个结果表明，强毒性锈菌E4感染诱发病原体相关分子模式（PAMPs）和PAMP引发的免疫反应，且在这个阶段miRNA仍在发挥作用。这个阶段之后，miRNA调控的R基因，如TIR-NBS-LRR 和 CC-NBS-LRR就不完全发挥作用。此外，参与锈菌应答的miRNA不调控与水杨酸介导的通路或超敏反应相关的信号组成基因。

 
图1 杨树应答锈菌感染的miRNA和其靶基因的转录后分析

研究发现，易感性杨树“Robusta”防御相关的转录后调控只在PAMPs和PAMP引发的免疫反应(PTI)阶段正常发挥作用。更重要的是，在效应分子引发易感性阶段和接下来的水杨酸通路和超敏反应中，miRNA介导的防御信号通路基因的转录后调控被强毒性锈菌钝化。这种钝化是“Robusta”易感性的主要特征。

本研究中的sRNA测序、降解组测序以及DGE测序由联川生物协助完成。

参考文献
Li DL, et al. (2016) MicroRNA-mediated susceptible poplar gene expression regulation associated with the infection of virulent Melampsora larici-populina. BMC Genomics. DOI 10.1186/s12864-015-2286-6.

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