基于全基因组测序基础上的芝麻茎点枯病菌（Macrophomina phaseolina）致病相关基因分析

Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid (Mp),the causal of charcoal or root-rot is the main destructive pathogen on sesame, which can infect more than 500 plant species. Most of researches focus on the disease control, but the control effect is still unsatisfactory due to less understanding of pathogenetic mechanism. In the prevous study we had sequenced whole-genome of virulent strain Mp2010028 and sesame cultivar YUZHI11, obtained 531 pathogenicity-related genes using PHI-base blast. In order to explicate the pathogenetic genes in pathogen-host interaction, in this study we apply high-throughput sequencing technology to sequence the transcriptome of Mp-sesame interaction, analyze the component of transcriptome related to the pathogenicity at different infection phases based on the transcriptomes comparison with sesame and Mp whole-genome respectively, screen the genes and new transcripts involved the pathogenetic process and reveal their total expression model. We further confirm the key genes related to the pathogenicity by qRT-PCR technique and speculate the moleculer mechanism of this pathogen infection.This result will give the foundation for fully elucidating the pathogenetic mechanism of pathogen-host interaction.

芝麻茎点枯病菌(Macrophmina phaseolina )可侵染500多种植物，其引起的茎点枯病是芝麻的毁灭性病害。目前，该病原菌与寄主互作研究较少，致病机理尚不清楚。项目前期进行了芝麻茎点枯病菌强毒株Mp2010028和芝麻品种豫芝11的全基因组测序，将芝麻茎点枯病菌全基因组测序结果与病原--寄主互作数据库（PHI-base）比对，共得到致病相关基因531个。为明确与芝麻互作中参与致病的基因种类，本研究利用高通量测序技术对芝麻茎点枯病菌与芝麻互作的转录组测序，通过与芝麻及茎点枯病菌全基因组比对，分析互作条件下所有致病相关基因的转录本构成，确定参与致病的相关基因和发现新的转录本；分析该病菌不同侵染阶段的基因表达差异，于转录组水平上系统研究芝麻茎点枯病菌与芝麻互作中致病基因总体表达模式；通过qRT-PCR验证，初步推测该菌致病分子机制，为阐明芝麻茎点枯病菌与芝麻互作的致病机理奠定基础。

芝麻茎点枯病是芝麻生产中危害最严重的病害之一。其病原菌菜豆壳球孢（Macrophomina phaseolina，Mp）不仅危害芝麻，还能够侵染500多种植物，是一种寄主广泛的病原菌，危害十分严重。目前，对芝麻茎点枯病菌的致病过程研究较少，对茎点枯病菌的致病机理尚不清楚。为明确茎点枯病菌的致病相关基因和致病过程中基因的总体表达模式，本研究利用高通量测序技术获得了茎点枯病菌与芝麻互作的转录组数据。数据分析表明，茎点枯病菌与芝麻互作过程中，参与的基因有15233个。与参考基因组比对，发现新转录本结构域3608个，获得Novel基因930个，注释新基因340个，并对参考基因组的7710个基因的位置进行了校正。利用GO和KEGG富集分析，确定参与互作的15233个基因是通过99个代谢途径完成对芝麻的致病过程的。通过病原与寄主互作数据库（PHI-base）比对，确定参与致病过程的主要致病关键基因有1531个，在转录组水平上分析了致病基因的总体表达模式，并分析了互作不同阶段致病相关基因的表达差异。在转录组分析的基础上，随机选择了60个基因对转录组数据进行了qRT-PCR验证，并对致病相关的12种漆酶、6种PKS和2种MAPK基因进行了实时定量表达研究，同时测定了聚甲基半乳糖醛酸酶、漆酶和木质纤维素降解酶在致病过程中的活性变化趋势。克隆了MAPK代谢通路中的致病关键基因Stel1、Sln1和Stel2。本项目利用转录组测序技术对茎点枯病菌的致病过程进行了研究，确定了致病相关基因和发现了新转录本，在转录组水平上研究了茎点枯病菌致病相关基因的总体表达模式，分析了部分关键基因在不同发病阶段的表达情况，为深入研究茎点枯病菌的致病机理奠定了基础。