真菌誘導(dǎo)子調(diào)控紫草素合成的分子機(jī)制探究

李相吳 劉自揚(yáng) 徐玉俊 祝建波 吳燕民

摘要：為探討真菌誘導(dǎo)子調(diào)控紫草素合成的分子機(jī)制，以新疆紫草無菌苗為試材，經(jīng)尖孢鐮刀菌、立枯絲核菌制備成的誘導(dǎo)子生物誘導(dǎo)后，對(duì)其根部進(jìn)行RNA測(cè)序和分析。結(jié)果表明，與對(duì)照組比較，尖孢鐮刀菌試驗(yàn)組差異表達(dá)基因1 735個(gè)；立枯絲核菌試驗(yàn)組差異表達(dá)基因1 043個(gè)。GO（gene ontology）分析發(fā)現(xiàn)，2個(gè)試驗(yàn)組差異表達(dá)基因主要富集在細(xì)胞過程、細(xì)胞組分中膜和分子功能中催化活性等生物學(xué)過程。KEGG（kyotoencyclopedia of genes and genomes）分析發(fā)現(xiàn)，2個(gè)試驗(yàn)組在植物與病原菌互作、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和苯丙素合成等通路均有大量差異表達(dá)基因富集。2個(gè)試驗(yàn)組差異表達(dá)情況相同的轉(zhuǎn)錄因子主要包括bHLH、AP2/ERF-ERF和LOB等，并發(fā)現(xiàn)參與紫草素合成及其正向調(diào)控的AeGHQH、AeDSH1、AeAP、AePAL、AeDI2、AePGT、AeHMGR、AeG10H 基因在2個(gè)試驗(yàn)組均上調(diào)表達(dá)，其中尖孢鐮刀菌試驗(yàn)組上調(diào)表達(dá)較顯著。以上結(jié)果從分子水平探究了新疆紫草對(duì)真菌誘導(dǎo)子生物誘導(dǎo)的響應(yīng)機(jī)制，為未來真菌誘導(dǎo)子應(yīng)用于新疆紫草種植生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新疆紫草；真菌誘導(dǎo)子；轉(zhuǎn)錄組；差異表達(dá)基因

doi：10.13304/j.nykjdb.2022.0622

中圖分類號(hào)：S567.23+9；Q756 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10080864（2024）01007811

新疆紫草[Arnebia euchroma（Royle）Johnst]又名軟紫草，為紫草科軟紫草屬多年生草本植物，一般生長在高海拔植被覆蓋的山地礫石質(zhì)陽坡或半陽坡。紫草以干燥根入藥[1]，藥效成分主要為紫草素及其衍生物，具有消炎、抗病毒、抗菌、抗氧化、保肝和抑制腫瘤等藥理作用[2]。此外，紫草素因其色價(jià)高、附著能力強(qiáng)，素有“紅色素之王”美譽(yù)，在化妝品生產(chǎn)和食品加工等方面也有著廣泛應(yīng)用。隨著對(duì)紫草素需求量的不斷增長，野生新疆紫草遭受瘋狂采挖，加之其生長環(huán)境受到破壞，導(dǎo)致野生資源接近枯竭。因此，如何有效快速提高新疆紫草的紫草素產(chǎn)量、解決日益增長的需求成為科研人員亟待解決的科學(xué)問題和研究方向。

誘導(dǎo)子是指能引發(fā)植物生長代謝過程發(fā)生變化，誘導(dǎo)產(chǎn)生“植保素”開啟自身防疫反應(yīng)與過敏反應(yīng)的關(guān)鍵因子。1986年，Cruickshank等[3]研究發(fā)現(xiàn)，叢梗孢菌（Monilinia fructicola）菌絲體提取物能顯著提高菜豆（Phaseolus vulgaris L.）果皮的次生代謝產(chǎn)物菜豆素合成，并首次提出真菌誘導(dǎo)子這一概念。近年來，大量研究表明真菌誘導(dǎo)子在促進(jìn)藥用植物合成藥效成分中發(fā)揮著重要作用[4]。Wang等[5]以內(nèi)生真菌孔球孢霉（Gilmaniellasp.）真菌誘導(dǎo)子處理茅蒼術(shù)[Atractylodes lancea（Thunb.）DC.]無菌苗，發(fā)現(xiàn)其蒼術(shù)酮生成量得以顯著提高。Arghavani等[6]利用立枯絲核菌誘導(dǎo)子對(duì)新疆紫草愈傷組織進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)立枯絲核菌誘導(dǎo)子的作用效果顯著，其紫草素生成量為對(duì)照組7倍，其余類型誘導(dǎo)子試驗(yàn)組均為對(duì)照組2倍左右。由此表明，真菌誘導(dǎo)子在誘導(dǎo)新疆紫草合成紫草素中具有廣闊的應(yīng)用前景。

盡管真菌誘導(dǎo)子在次生代謝產(chǎn)物合成上的應(yīng)用已有較多研究，但對(duì)其作用機(jī)制卻鮮有報(bào)道。近年來，高通量測(cè)序技術(shù)成為了探究藥用植物次生代謝產(chǎn)物合成及其調(diào)控機(jī)制的重要手段。因此，本研究對(duì)真菌誘導(dǎo)子誘導(dǎo)的新疆紫草無菌苗根部轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行研究與分析，以期從分子層面上解析真菌誘導(dǎo)子調(diào)控新疆紫草的紫草素合成機(jī)制，為真菌誘導(dǎo)子應(yīng)用于新疆紫草種植生產(chǎn)提供基礎(chǔ)理論資料。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

真菌誘導(dǎo)子菌種包括立枯絲核菌（Rhizoctoniasolani）和尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所蔣細(xì)良課題組提供；新疆紫草種子由石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院祝建波課題組提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 活性真菌誘導(dǎo)子制備 挑適量真菌菌絲體接種于裝有100 mL PDA（potato dextrose agar）液體培養(yǎng)基（無瓊脂）的250 mL 錐形瓶中，28 ℃、180 r·min-1 暗培養(yǎng)7 d；然后將菌液超聲波破碎30 min，用濾紙反復(fù)抽濾掉大多數(shù)菌絲體至無明顯菌絲；再用250目至1 000目的過濾網(wǎng)以目數(shù)逐級(jí)遞加的方式將菌絲過濾干凈；最后在超凈工作臺(tái)中用0.22 μL濾膜對(duì)所得到的發(fā)酵液進(jìn)行抽濾，至發(fā)酵液中無真菌及孢子。采用蒽酮比色法、改良型BCA法蛋白質(zhì)濃度測(cè)定試劑盒（C503051）對(duì)制備的真菌誘導(dǎo)子多糖、蛋白進(jìn)行定量[78]，無菌水調(diào)至多糖、蛋白含量分別為1 675.74、1 420.00 μg·mL-1時(shí)待用。

1.2.2 真菌誘導(dǎo)子誘導(dǎo)新疆紫草幼苗 選取生長狀況一致、苗齡15 d的新疆紫草無菌幼苗，向其培養(yǎng)基分別添加20 mL·L-1制備好的立枯絲核真菌誘導(dǎo)子（R20）、尖孢鐮刀真菌誘導(dǎo)子（F20）進(jìn)行誘導(dǎo)處理，以不添加誘導(dǎo)子為對(duì)照組（CK），共3個(gè)試驗(yàn)組。分別在誘導(dǎo)0 和12 h剪取新疆紫草幼苗根部，以0 h為對(duì)照。每個(gè)試驗(yàn)組3個(gè)重復(fù)，共9個(gè)樣本（R20-1、R20-2、R20-3、F20-1、F20-2、F20-3、CK-1、CK-2和CK-3）用于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析。

1.2.3 新疆紫草幼苗根部總RNA提取、cDNA文庫及其測(cè)序 使用植物總RNA 提取試劑盒（DP432、天根生化科技有限公司）提取新疆紫草幼苗根部總RNA，并通過1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)其完整性。利用NanoDrop OneC超微量分光光度計(jì)（賽默飛世爾科技有限公司）對(duì)其含量和純度進(jìn)行檢測(cè)。使用帶Oligo （dT）的磁珠富集純化mRNA，將mRNA進(jìn)行隨機(jī)打斷成短片段；再以獲得短片段mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄合成雙鏈cDNA；然后利用AMPure XP beads純化cDNA，并對(duì)經(jīng)純化的雙鏈cDNA進(jìn)行末端修復(fù)、加A尾并連接測(cè)序接頭、片段大小選擇，最后通過PCR 富集得到cDNA文庫。構(gòu)建好的cDNA文庫質(zhì)檢合格后，采用Illumina HiSeqTM 2000測(cè)序儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)序[9]。

1.2.4 差異表達(dá)基因篩選及功能注釋 使用DESeq2軟件[10]對(duì)新疆紫草試驗(yàn)組與對(duì)照組基因差異表達(dá)量以每百萬Reads中來自比對(duì)到某一基因每千堿基長度的Reads 數(shù)目（fragments perkilobase of transcript per million mapped reads，F(xiàn)PKM）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而獲得差異表達(dá)基因。在差異表達(dá)量統(tǒng)計(jì)分析過程中對(duì)原假設(shè)檢驗(yàn)得到的P值（P-value）進(jìn)行多重檢驗(yàn)，得到矯正后P值，即錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率（false discovery rate，F(xiàn)DR）。本研究以FDR<0.01且差異倍數(shù)（fold change，F(xiàn)C）≥1.5作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，篩選差異表達(dá)基因（differentially expressedgenes，DEGs），并對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行COG（cluster of orthologous groups of proteins）、GO（geneontology）、KEGG（kyoto encyclopedia of genes andgenomes）、NR（non-redundant protein）、swiss-prot（Swiss-Prot Protein）、KOG（eukaryotic orthologousgroups）和 Pfam（protein family）功能注釋。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)控及組裝

高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果（表1）顯示，各樣品的Clean data均能達(dá)到5.93 Gb以上，GC含量在43%左右，其Q30（堿基準(zhǔn)確率99.9%）均不低于92.39%。Clean reads與經(jīng)Trinity軟件組裝建立的Transcript庫或Unigene庫進(jìn)行序列比對(duì)，匹配率均在73%以上（表2）。以上結(jié)果表明，本研究獲得的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，可用于后續(xù)的生物信息分析。

2.2 差異表達(dá)基因分析

基因在表達(dá)過程中具有時(shí)空特異性，在不同內(nèi)部環(huán)境與外界刺激作用下，部分基因的表達(dá)水平存在顯著差異，將這部分基因稱為差異表達(dá)基因（DGEs）。對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行差異分析，結(jié)果（圖1）表明：與CK相比較，F(xiàn)20有1 735個(gè)基因呈現(xiàn)差異表達(dá)，其中912個(gè)基因上調(diào)，823個(gè)基因下調(diào)；R20有1 043個(gè)基因呈現(xiàn)差異表達(dá)，其中589個(gè)基因上調(diào)，454個(gè)基因下調(diào)。

2.3 差異基因功能注釋

為更全面地分析差異表達(dá)基因的基因功能相關(guān)信息，對(duì)篩選出的差異表達(dá)基因在COG、GO、KEGG 等7 大數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果（表3）表明，F(xiàn)20 與CK 的差異表達(dá)基因在COG、GO、KEGG、KOG、Pfam、Swiss-Prot 和NR 分別注釋到517、1 276、1 063、758、1 294、1 188 和1 555 個(gè)；R20與CK的差異表達(dá)基因分別注釋到317、785、651、439、775、731和943個(gè)。

2.4 差異表達(dá)基因GO 富集分析

對(duì)于F20 與CK 的差異表達(dá)基因進(jìn)行GO 富集，共有1 276個(gè)DGEs 被顯著富集在42個(gè)GO功能節(jié)點(diǎn)（term）。其中，生物學(xué)過程（biological process，BP）注釋到的差異表達(dá)基因被分為16個(gè)GO功能節(jié)點(diǎn)中，主要包括細(xì)胞過程（cellular process，459個(gè)）、代謝過程（metabolic process，440個(gè)）、單個(gè)有機(jī)體過程（single-organism process，387個(gè)）；細(xì)胞組分（cellularcomponent，CC）注釋到的差異表達(dá)基因被分為15個(gè)GO功能節(jié)點(diǎn)，主要包括膜（membrane，461個(gè)）、膜成分（membrane part，407個(gè)）、細(xì)胞（cell，383個(gè)）；分子功能（molecular function，MF）注釋到的差異表達(dá)基因被分為11個(gè)GO功能節(jié)點(diǎn)，主要包括催化活性（catalytic activity，638 個(gè)）、結(jié)合蛋白（bindingprotein，407個(gè)）、轉(zhuǎn)運(yùn)活性（transporter activity，108個(gè)）等（圖2）。

對(duì)R20與CK的差異表達(dá)基因進(jìn)行GO富集，共有785個(gè)DGEs被顯著富集在45個(gè)GO功能節(jié)點(diǎn)（term）。其中，生物學(xué)進(jìn)程（BP）部分注釋到的差異表達(dá)基因被分為19 個(gè)功能節(jié)點(diǎn)；細(xì)胞組分（CC）部分注釋到的差異表達(dá)基因被分為15個(gè)功能節(jié)點(diǎn)；分子功能（MF）部分注釋到的差異表達(dá)基因被分為11個(gè)功能節(jié)點(diǎn)（圖2）。

綜上所述，盡管真菌誘導(dǎo)子的種類不同，但其DGEs被注釋富集到主要的GO 功能節(jié)點(diǎn)幾乎無明顯差異，表明2類真菌誘導(dǎo)子對(duì)新疆紫草誘導(dǎo)效果存在相似性；同時(shí)也表明以上生物學(xué)過程在新疆紫草根部響應(yīng)真菌誘導(dǎo)子生物誘導(dǎo)中發(fā)揮著重要作用。

2.5 差異表達(dá)基因KEGG 通路富集分析

對(duì)F20與CK 的差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG 通路富集分析，共有516 個(gè)DGEs 被注釋富集在119條代謝通路中。其中，富集差異表達(dá)基因較多的20 條代謝通路包括植物激素信號(hào)傳導(dǎo)（Plant hormone signal transduction，54 個(gè)）、植物-病原菌互作（Plant-pathogen interaction，37個(gè)）、苯丙素合成（Phenylpropanoid biosynthesis，33個(gè)）、植物促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedprotein kinase，MAPK）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（MAPK signalingpathway-plant，32個(gè)）等（圖3）。

對(duì)R20與CK的差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG通路富集分析，共有330 個(gè)DEGs 被注釋富集在104條代謝通路中。其中，富集差異表達(dá)基因較多的20條代謝通路包括植物激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑（38個(gè)）、淀粉與蔗糖代謝途徑（25個(gè)）、植物-病原菌互作（21個(gè)）、苯丙素合成（19個(gè)）和植物MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（17個(gè)）等（圖3）。

由此推測(cè)，2種真菌誘導(dǎo)子均能與新疆紫草根部產(chǎn)生互作關(guān)系，從而誘導(dǎo)植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的響應(yīng)，同時(shí)刺激次生代謝苯丙素類物質(zhì)合成與調(diào)控。

2.6 轉(zhuǎn)錄因子

調(diào)控基因的表達(dá)依賴于轉(zhuǎn)錄因子的參與，其可通過整合多個(gè)信號(hào)途徑來響應(yīng)植物受到的外界刺激，進(jìn)而開啟次生代謝合成等相關(guān)途徑。對(duì)真菌誘導(dǎo)子生物誘導(dǎo)新疆紫草過程中的差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行分析，結(jié)果（圖4）顯示，F(xiàn)20和R20試驗(yàn)組共同差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子達(dá)55 個(gè)，其中bHLH 家族（9 個(gè)）、AP2/ERF-ERF（4 個(gè)）和LOB（4 個(gè)）轉(zhuǎn)錄因子富集到的差異表達(dá)基因數(shù)量較多，它們可能與新疆紫草應(yīng)對(duì)真菌誘導(dǎo)子生物脅迫調(diào)節(jié)其紫草素合成相關(guān)。前20個(gè)差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子如表4所示。

2.7 參與紫草素合成及調(diào)控的基因表達(dá)驗(yàn)證

篩選出8個(gè)參與紫草素合成及正向調(diào)控的相關(guān)基因進(jìn)行qRT-PCR 驗(yàn)證，在NCBI（www.ncbi.nlm.nih.gov）網(wǎng)站進(jìn)行blast序列比對(duì)，驗(yàn)證基因注釋，如圖5 所示。AePAL、AeHMGR 基因?yàn)樽喜菟睾铣赏分斜奖睾铣赏緩脚c萜類骨架合成途徑的關(guān)鍵基因[1112]；AePGT 基因參與紫草素的重要前體—— 香葉基對(duì)羥基苯甲酸（GHB）的合成[13]；AeGHQH、AeG10H 和AeDSH1 基因?qū)儆诩?xì)胞色素P450 家族[14-16]，參與下游紫草素的合成與修飾；AeDI2 和AeAP 基因參與紫草素的合成調(diào)控；AeDI2為黑暗誘導(dǎo)基因[17]；AeAP 基因參與紫草素的分泌與運(yùn)輸[18]。

以這8個(gè)基因的表達(dá)量（FPKM值）為計(jì)量單位，進(jìn)行表達(dá)模式聚類分析，結(jié)果（圖5）顯示，2個(gè)試驗(yàn)組中這8個(gè)基因表達(dá)量（FPKM值）均高于對(duì)照組，且F20試驗(yàn)組整體高于R20試驗(yàn)組。由此表明，2種真菌誘導(dǎo)子均促進(jìn)了新疆紫草的紫草素合成相關(guān)基因表達(dá)，其中F20試驗(yàn)組的效果更為顯著。

3 討論

真菌誘導(dǎo)子主要來源于真菌發(fā)酵液、菌絲體及其代謝產(chǎn)物。在誘導(dǎo)植物次生代謝產(chǎn)物合成過程中，普遍認(rèn)為真菌誘導(dǎo)子被植物細(xì)胞視為外來信號(hào)，進(jìn)而與細(xì)胞膜上的受體蛋白識(shí)別結(jié)合，開啟膜內(nèi)外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，促使參與次生代謝產(chǎn)物合成及其調(diào)控的相關(guān)基因表達(dá)，最終達(dá)到提高次生代謝產(chǎn)物合成效率的目的[19]。

根部作為新疆紫草生物合成藥效成分的主要器官，同時(shí)也是真菌誘導(dǎo)子生物誘導(dǎo)下反應(yīng)最為敏感的器官之一。對(duì)各誘導(dǎo)處理下的根部進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，結(jié)果表明，與對(duì)照組比較，尖孢鐮刀菌和立枯絲核菌試驗(yàn)組分別有1 735、1 043個(gè)基因呈現(xiàn)差異表達(dá)；對(duì)篩選出的差異基因在COG、GO、KEGG等7大數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行比對(duì)注釋，獲得了大多數(shù)基因的相關(guān)信息。在GO功能富集中，發(fā)現(xiàn)2個(gè)試驗(yàn)組被富集到的主要功能節(jié)點(diǎn)無明顯差異，均為催化活性、結(jié)合蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)活性、細(xì)胞膜、細(xì)胞進(jìn)程、代謝過程、單一有機(jī)體過程等，這與周雅涵[20]研究膜醭畢赤酵母與殼寡糖誘導(dǎo)柑橘的結(jié)果基本一致，表明植物通過調(diào)控基因表達(dá)及生物學(xué)進(jìn)程來應(yīng)對(duì)真菌誘導(dǎo)子的生物脅迫。在KEGG通路富集中，2個(gè)試驗(yàn)組在植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、植物與病原菌互作及苯丙素合成等通路均有大量差異表達(dá)基因富集，表明2種真菌誘導(dǎo)子可能與新疆紫草產(chǎn)生了互作[21]。植物激素作為調(diào)控植物生命活動(dòng)進(jìn)程的關(guān)鍵內(nèi)源性因子，被構(gòu)建成復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，精密調(diào)控生理生長來應(yīng)對(duì)外界環(huán)境變化[22]。

真菌誘導(dǎo)子增強(qiáng)了新疆紫草植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。當(dāng)遭到病原菌侵染時(shí)，植物會(huì)通過苯丙素生物合成途徑合成黃酮類和酚類（香豆素類、木脂素類），進(jìn)而轉(zhuǎn)化成木質(zhì)素、植保素等，從而阻礙病原菌侵入或者通過自身的殺菌作用抑制病原菌的生長[23]。在真菌誘導(dǎo)子誘導(dǎo)作用下，新疆紫草可能通過調(diào)節(jié)苯丙素類物質(zhì)代謝途徑中相關(guān)基因的表達(dá)，從而生成相關(guān)次生代謝產(chǎn)物，參與應(yīng)對(duì)真菌誘導(dǎo)子的生物脅迫。

轉(zhuǎn)錄因子在應(yīng)對(duì)生物脅迫、調(diào)節(jié)植物次生代謝產(chǎn)物合成中扮演著重要角色。在2種真菌誘導(dǎo)子誘導(dǎo)的新疆紫草根部，共同差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子55 個(gè)，其中bHLH、AP2/ERF-ERF 與LOB 家族轉(zhuǎn)錄因子較多，它們?cè)谡{(diào)節(jié)植物次生代謝產(chǎn)物合成均有相關(guān)報(bào)道[24-26]。作為水楊酸信號(hào)的主要調(diào)控因子，MYC2 屬bHLH 蛋白家族[27]，在蘋果（Malus pumila Mill）中發(fā)現(xiàn)MdMYC2 的過表達(dá)可增強(qiáng)花青素積累[28]；此外，葡萄（Vitis vinifera L.）的VvbHLH1轉(zhuǎn)錄因子可增加擬南芥中類黃酮的積累，并提高植株抗逆性[29]。Zhang等[30]發(fā)現(xiàn)，紅豆杉[Taxus chinensis （Pilger） Rehd.] 中TcERF12、TcERF15轉(zhuǎn)錄因子參與紫杉醇合成調(diào)控[31]，而紫杉醇可作為植保素提高植物抗病性。研究發(fā)現(xiàn)，LOB轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)節(jié)植物次生代謝產(chǎn)物合成，提高植物抗病性等[3233]。由此表明，真菌誘導(dǎo)子在誘導(dǎo)過程中，轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控植物次生代謝產(chǎn)物的合成過程，進(jìn)一步提高植物的抗病性。但不同轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控基因表達(dá)方面存在特異性，其具體調(diào)節(jié)機(jī)制還有待深入研究。

分析參與新疆紫草的紫草素合成及調(diào)控基因表達(dá)情況，結(jié)果顯示，2個(gè)真菌誘導(dǎo)子試驗(yàn)組共有8 個(gè)基因呈現(xiàn)差異表達(dá)且均有不同程度上調(diào)。Hao等[34]用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)新疆紫草細(xì)胞懸浮系合成紫草素的研究也得到類似的結(jié)果。由此可見，2種真菌誘導(dǎo)子均能促進(jìn)新疆紫草的紫草素合成。真菌誘導(dǎo)子在誘導(dǎo)藥用植物合成藥效成分時(shí)，不同誘導(dǎo)子對(duì)同一植物的誘導(dǎo)作用可能效果不同，導(dǎo)致次生代謝產(chǎn)物合成效率存在差異[35]。本研究中，尖孢鐮刀菌試驗(yàn)組相關(guān)基因表達(dá)的上調(diào)程度明顯高于立枯絲核菌試驗(yàn)組，與前人研究結(jié)果一致。

綜上所述，本研究用尖孢鐮刀菌（F20）、立枯絲核菌（R20）制備的2種誘導(dǎo)子對(duì)新疆紫草無菌苗進(jìn)行誘導(dǎo)，并通過對(duì)其根部進(jìn)行RNA-seq獲得了大量豐富的轉(zhuǎn)錄本信息。對(duì)差異表達(dá)基因的功能進(jìn)行注釋與分析，GO分析發(fā)現(xiàn)2個(gè)試驗(yàn)組被富集到的主要功能節(jié)點(diǎn)無明顯差異，均為生物學(xué)過程中細(xì)胞過程、細(xì)胞組分中膜和分子功能中催化活性等；KEGG分析發(fā)現(xiàn)2個(gè)試驗(yàn)組在植物與病原菌互作、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、苯丙素合成等通路均有大量DEGs富集。新疆紫草響應(yīng)2種真菌誘導(dǎo)子生物誘導(dǎo)的相同轉(zhuǎn)錄因子主要包括bHLH、AP2/ERF-ERF和LOB等；參與紫草素合成及其正向調(diào)控的AeGHQH、AeDSH1、AeAP、AePAL、AeDI2、AePGT、AeHMGR、AeG10H 基因在2 個(gè)試驗(yàn)組中均上調(diào)表達(dá)，其中尖孢鐮刀真菌誘導(dǎo)子試驗(yàn)組上調(diào)程度高于立枯絲核菌試驗(yàn)組。本文從分子水平闡述了新疆紫草在真菌誘導(dǎo)子生物誘導(dǎo)的響應(yīng)機(jī)制，為未來真菌誘導(dǎo)子應(yīng)用于新疆紫草種植生產(chǎn)奠定了理論基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：張冬玲）