轉錄組揭示百里香酚對西瓜枯萎病真菌的抑制機理

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文章摘要

尖孢鐮刀菌能引發西瓜枯萎病並大大的降低產量。百里香酚已經被廣泛的報道對病原微生物有抗菌活性。在本研究中，尖孢鐮刀菌在體外的生長是顯著受到百里香酚抑制的，乾重顯著降低。百里香酚誘導的細胞膜損傷會在侵染24h後出現。本文利用RNA-seq分析百里香酚處理後的尖孢鐮刀菌基因表達水平的變化，並揭示百里香酚可能的殺菌機制。總共鑒定到5057個差異表達基因，其中2440上調，2617下調。分析結果表明大多數鞘糖脂生物合成、鞘脂類代謝相關基因都是下調錶達的；而和抗氧化活性、殼多糖的生物合成途徑、細胞壁修飾相關基因是上調錶達的。這些結果利用qRT-PCR進行了驗證。表明百里香酚能夠產生活性氧積累，通過抑制與細胞壁和細胞膜生物合成相關基因的表達來破壞細胞壁和細胞膜的完整性。

材料方法

尖孢鐮刀菌培養：土豆葡萄糖瓊脂培養基（空白對照）；80 μg/mL百里香酚（處理）；處理72h後，取菌絲，提取總RNA建庫測序（各3個生物學重複）。

測序平台：Illumina HiSeq 2500；參考基因組：F. oxysporumf. sp.vasinfectum

比對參考基因組：TopHat v2.0.12，比對到每個基因的reads：HTSeq v0.6.1，差異基因分析：DEGseq R package (1.20.0)，|log2 (Fold change)| > 1，fdr

qRT-PCR：Bio-Rad CFX96 Real-Time PCR。

研究結果

1、百里香酚抑制尖孢鐮刀菌生長

不同濃度百里香酚處理尖孢鐮刀菌乾重

B-E（、40、80、120μg/mL百里香酚）電鏡下尖孢鐮刀菌生長狀況

（百里香酚對真菌細胞壁或細胞膜產生破壞）

2、處理和對照間差異基因功能注釋分析

處理（8μg/mL百里香酚）和對照（0μg/mL）接種後12-216h的真菌生長狀況

處理72h後與空白對照間差異基因GO注釋結果

1、細胞組分（細胞、細胞膜、細胞器、細胞器成分）；2、分子功能（催化活性、結合）；3、生物學過程（代謝過程、單個組織過程、細胞過程、生物調節、定位

差異基因KEGG富集分析：細胞過程（細胞循環、減數分裂），遺傳信息過程（RNA轉運、內質網中蛋白合成），代謝（嘌呤代謝、精氨酸和脯氨酸代謝）

3、與百里香酚殺菌相關功能基因

候選基因qRT-PCR驗證

主要結論

百里香酚是一種有效控制尖孢鐮刀菌生長的化學物（破壞TCA循環或積累ROS）。許多基因的表達均收到百里香酚處理的影響，涉及多種生物學過程（抑制細胞壁形成，促進細胞壁分解），其次通過抑制鞘糖脂和鞘脂類代謝破壞細胞膜。

參考文獻

Transcriptome Analysis Reveals the Mechanism of Fungicidal of Thymol Against Fusarium oxysporum f. sp. niveum [J] Postharvest Biology and Technology.2018.IF=1.322

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