GhZDS基因的感染响应性可变剪接与棉花对轮枝菌枯萎病的抗性有关

《BMC Plant Biology》：Infection-responsive alternative splicing of GhZDS is associated with Verticillium wilt resistance in cotton

　　

摘要

背景

由土壤传播的真菌Verticillium dahliae引起的轮枝菌枯萎病是限制棉花生产的主要病害。尽管对V. dahliae感染的转录反应已进行了广泛研究，但可变剪接（AS）的时间动态及其与棉花抗病性的潜在关联仍不清楚。

结果

为了研究感染响应下的AS调控，我们对抗性陆地棉花品种JinKen 1775（JK1775）和感病品种Xinluzao 8（Z8）的根组织在接种后12小时（12 hpi）、5天（dpi）和10天（10 dpi）进行了RNA-seq分析。两种品种都检测到了广泛的AS重编程现象，但其时间模式有所不同。在JK1775中，AS事件从接种后12小时增加到5天，然后在10天时保持相对稳定；而在Z8中，AS事件在整个感染期间持续增加。JK1775中差异性可变剪接（DAS）基因富集在多个途径中，包括类胡萝卜素生物合成、嘧啶代谢和磷脂酰肌醇信号传导。在候选的DAS基因中，编码ζ-胡萝卜素去饱和酶的GhZDS在JK1775中表现出阶段特异性和感染响应性的剪接变化。RT-PCR和异构体特异性RT-qPCR证实了GhZDS的剪接变化。瞬时表达实验揭示了其两种主要异构体的不同亚细胞定位模式。此外，通过VIGS介导的GhZDS整体沉默降低了JK1775对V. dahliae的抗性。

结论

我们的研究揭示了抗性和感病棉花在V. dahliae感染期间的不同时间AS反应，并确定GhZDS是一个与轮枝菌枯萎病抗性相关的感染响应性、可变剪接候选基因。这些发现表明，AS可能参与棉花中与类胡萝卜素途径相关的防御反应。它们也为未来的异构体特异性功能研究提供了基础。