番茄褐皱果病毒感染的番茄在低剂量伽马辐射作用下的转录组变化

《Scientific Reports》：Transcriptomic changes in tomato brown rugose fruit virus-infected tomato in response to low-dose gamma irradiation

摘要

番茄褐皱果病毒（ToBRFV）是一种极具破坏性且传播迅速的烟草花叶病毒，对全球番茄生产构成了严重威胁。虽然低剂量伽马辐照已被证明是一种有效的非化学策略，可用于增强植物抗性，但其背后的分子机制和转录组重编程过程仍大多未被探索。在本研究中，我们采用全转录组RNA测序技术，阐明了受ToBRFV感染的番茄植株在低剂量伽马辐照下激活的具体基因表达网络和防御途径，填补了关于辐照处理下宿主-病毒相互作用机制的理解空白。自然感染的番茄种子接受了15 Gy的优化伽马辐照处理，随后将辐照植株的转录组数据与未辐照的感染对照组进行了比较。RNA-Seq分析共鉴定出469个差异表达基因（DEGs），其中157个基因表达上调，312个基因表达下调（FDR < 0.05），表明伽马辐照引发了广泛的转录组重编程。功能富集分析显示，与代谢重组、抗氧化防御、植物激素信号传导、次生代谢物生物合成以及MAPK信号通路相关的基因显著激活。值得注意的是，编码过氧化物酶、蛋白激酶和含有四肽重复序列（TPR）结构域的蛋白质的关键防御相关基因表达显著上调，这暗示了活性氧（ROS）解毒能力的增强、应激信号的放大以及病毒复制的潜在抑制。相反，若干与生长和发育相关的转录因子及热休克蛋白表达显著下调，反映了资源分配向防御反应的转变。通过对选定激素相关基因的定量RT-PCR验证，进一步证实了RNA-Seq数据的可靠性，并突显了生长素、乙烯和赤霉素信号通路在应激适应中的协同作用。总体而言，我们的研究结果提供了新的分子证据，揭示了低剂量伽马辐照如何激活内源性防御网络以减少病毒积累。这项研究为理解宿主介导的针对ToBRFV的抗性转录调控机制提供了新的见解，为未来关于辐照诱导免疫性的功能研究奠定了基础。