转录组揭示百里香酚对西瓜枯萎病真菌的抑制机理

  摘要  

  尖孢镰刀菌能引发西瓜枯萎病并大大的降低产量。百里香酚已经被广泛的报道对病原微生物有抗菌活性。在本研究中，尖孢镰刀菌在体外的生长是显着受到百里香酚抑制的，干重显着降低。百里香酚诱导的细胞膜损伤会在侵染24h后出现。本文利用RNA-seq分析百里香酚处理后的尖孢镰刀菌基因表达水平的变化，并揭示百里香酚可能的杀菌机制。总共鉴定到5057个差异表达基因，其中2440上调，2617下调。分析结果表明大多数鞘糖脂生物合成、鞘脂类代谢相关基因都是下调表达的；而和抗氧化活性、壳多糖的生物合成途径、细胞壁修饰相关基因是上调表达的。这些结果利用qRT-PCR进行了验证。表明百里香酚能够产生活性氧积累，通过抑制与细胞壁和细胞膜生物合成相关基因的表达来破坏细胞壁和细胞膜的完整性。

  材料方法

  尖孢镰刀菌培养：土豆葡萄糖琼脂培养基（空白对照）；80 μg/mL百里香酚（处理）；处理72h后，取菌丝，提取总RNA建库测序（各3个生物学重复）。  

  测序平台：Illumina HiSeq 2500；参考基因组：F. oxysporum f. sp. vasinfectum  

  比对参考基因组：TopHat v2.0.12，比对到每个基因的reads：HTSeq v0.6.1，差异基因分析：DEGseq R package (1.20.0)，|log2 (Fold change)| > 1，fdr<0.05。  

  qRT-PCR：Bio-Rad CFX96 Real-Time PCR。

  研究结果 

  1、百里香酚抑制尖孢镰刀菌生长  

  不同浓度百里香酚处理尖孢镰刀菌干重  

  B-E（0、40、80、120μg/mL百里香酚）电镜下尖孢镰刀菌生长状况  

  （百里香酚对真菌细胞壁或细胞膜产生破坏）

  2、处理和对照间差异基因功能注释分析  

  处理（80μg/mL百里香酚）和对照（0μg/mL）接种后12-216h的真菌生长状况  

  处理72h后与空白对照间差异基因GO注释结果

  1、细胞组分（细胞、细胞膜、细胞器、细胞器成分）；2、分子功能（催化活性、结合）；3、生物学过程（代谢过程、单个组织过程、细胞过程、生物调节、定位

  差异基因KEGG富集分析：细胞过程（细胞循环、减数分裂），遗传信息过程（RNA转运、内质网中蛋白合成），代谢（嘌呤代谢、精氨酸和脯氨酸代谢）

  3、与百里香酚杀菌相关功能基因

  候选基因qRT-PCR验证

  主要结论  

  百里香酚是一种有效控制尖孢镰刀菌生长的化学物（破坏TCA循环或积累ROS）。许多基因的表达均收到百里香酚处理的影响，涉及多种生物学过程（抑制细胞壁形成，促进细胞壁分解），其次通过抑制鞘糖脂和鞘脂类代谢破坏细胞膜。

  参考文献  

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