摘要
芸薹生链格孢（Alternaria brassicicola, Ab）是引起十字花科作物黑斑病的重要病原，深入研究植物对芸薹生链格孢侵染的应答机制，对于优化黑斑病的防治策略具有重要价值。本研究综合运用转录组和代谢组分析方法，比较了不同黑斑病抗性甘蓝对芸薹生链格孢侵染的响应差异，揭示了侵染过程中甘蓝的主要信号转导途径、基因表达网络以及代谢物的变化，取得主要结果如下： 1.基于前期甘蓝不同种质资源对黑斑病的抗性比较，筛选获得抗病甘蓝材料Bo257和感病甘蓝材料Bo190。进一步验证发现，与Bo190相比，Bo257具有更厚的蜡质层。在接种芸薹生链格孢24 h后，两份甘蓝材料开始出现病斑，但Bo257的病斑直径显著低于Bo190；在接种芸薹生链格孢72 h后，Bo257出现明显黑色斑点，但其病斑直径仍显著低于Bo190。因此，与Bo190相比，Bo257的黑斑病发生更为缓慢，提示其具有较好的黑斑病抗性。为了揭示甘蓝在黑斑病发生初期的转录组和代谢组变化，选择接种芸薹生链格孢24 h后的叶片进行后续分析。 2.利用转录组测序在Bo257（R_mock vs. R_Ab）和Bo190（S_mock vs. S_Ab）中分别鉴定出1100个和7490个差异表达基因（DEGs）。通过KEGG富集分析发现， Bo257中富集最多的3条途径是ko01100、ko01110 和ko00966，而Bo190中富集最多的3条途径是ko01100、ko01110 和ko01200。 3.对响应死体营养型真菌侵染的胞外活性氧（ROS）产生、茉莉酸（JA）信号途径和吲哚族硫代葡萄糖苷合成途径基因进行了分析。鉴定出23个与胞外ROS产生相关的同源基因，发现在Bo190中与胞外ROS产生相关的同源基因基本全部表达上调，除了RBOHG（BolO_7g56010）下调表达。在Bo257中，仅有一个PRX33/PRX34的甘蓝同源基因BolO_8g31190差异表达且下调表达。在参与JA信号途径的34个相关基因中，JAZ蛋白相关基因在Bo190和 Bo257中都上调表达，而MYC2（BolO_8g10550）在两种甘蓝基因型中均呈现下调表达，但在B190中下调的倍数更多。在参与吲哚族硫代葡萄糖苷生物合成的72个基因中，有39个基因在Bo190中上调表达， IGPS （BolO_7g40280）和IGMT2（BolO_7g28400和BolO_7g28470）基因表达下调；而在Bo257中，有25个基因在芸薹生链格孢侵染后表达上调。 4. 利用代谢组测序在Bo257和Bo190中分别鉴定到24个和56个差异积累代谢物（DAMs）。芸薹生链格孢侵染后，谷氨酸代谢途径中谷氨酰胺和琥珀酸两种代谢物的丰度发生显著变化。与转录组数据关联分析发现，Bo257和Bo190中GLN1;2 （BolO_2g23740）基因的下调表达降低了谷氨酰胺的丰度；GLT1（BolO_3g17150）、GAD4（BolO_2g52220和BolO_9g29700）和POP2（BolO_1g40550）基因的上调表达促进琥珀酸丰度的增加。积累的琥珀酸通过补充三羧酸循环的中间产物，增加细胞呼吸的产能，从而提高甘蓝对芸薹生链格孢的抵抗能力。
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