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RNA测序和全基因组重测序阐明西瓜-白粉病互作的抗药性信号并鉴定抗白粉病定位位点（ClaPMR2） 导读 西瓜是一种重要的蔬菜作物，在美国已被广泛种植，全球产量约为1亿吨。白粉病菌引起的白粉病（PM）是西瓜主要生产限制因素。美国农业部在南卡罗来纳州查尔斯顿开发了许多PM和多重抗病（MDR）西瓜种质系。为了更好地了解白粉病-西瓜相互作用中涉及的先天和活化分子防御机制，研究者对易感(USVL677-PMS)?和抗性(USVL531-MDR)?西瓜接种黄单胞菌，在接种后0，1，3和8天收集叶片进行RNA-seq分析，共鉴定到2566个差异表达基因（DEG）。此外，对USVL531-PMR，USVL677-PMS和四个渗入的PM抗性重组近交系（RIL，USVL531-PMR×USVL677-PMS）进行了比较全基因组重测序分析，以鉴定SNP和InDels。基于SNP鉴定和CAPS标记，鉴定ClaPMR2为抗性基因。Citrullus lanatus PM抗性基因2，是一种与拟南芥pM具有同源性的NBS-LRR抗性蛋白（R），抗性蛋白RPW8。转录组数据还揭示了与pM抗性R蛋白（R基因）介导的渗入连接相关的复杂调控网络，该调控网络可能涉及多个信号调节剂和换能器，碳水化合物代谢，细胞壁修饰和激素信号通路。 实验设计 结果 ??? 1?USVL531-MDR（R）和USVL677-PMS（S）对白粉病接种反应 ? 为了比较USVL531-MDR（抗性）和USVL677-PMS（易感）西瓜系之间PM诱发的特征性疾病症状，研究者进行了显微镜观察，观察接种八天时间中，分生孢子萌发对菌丝发育和增殖的影响。图1A展示了从接种0h，24h，72h和8 d?pi叶片的变化。USVL531-MDR和USVL677-PMS在PM接种时间（0小时至8?DPI）之间存在显着差异。与USVL677-PMS相比，USVL531-MDR对白粉病菌引起的PM表现出较高的抵抗力。接种后72小时，在USVL677-PMS上观察到分生孢子链，而在抗性植株上未观察到疾病症状。在8 DPI时，与USVL677-PMS相比，USVL531-MDR的下胚轴，子叶和真叶继续表现出对PM的抗性，在USVL677-PMS上观察到PM生长并且分生孢子变多（图1A-C）。通过显微镜观察USVL531-MDR和USVL677-PMS表皮细胞内锥虫蓝染色的PM病原体随时间变化（0小时至8 DPI），与USVL677-PMS相比，USVL531-MDR的叶片显示分生孢子萌发和菌丝生长明显减少（图1B,C）。在USVL677-PMS上，分生孢子能够发芽，在24小时内形成附生和次级菌丝，而在抗性系中未观察到附生或分生孢子的萌发。此外，与USVL531-MDR（PM抗性谱线）相比，在接种8天时下观察到USVL677-PMS中白粉病菌的转录本水平显着增加（图1D）。 图1.USVL531-MDR和USVL677-PMS西瓜品种PM感染过程 ? 2 ?抗性（USVL531-MDR）和易感（USVL677-PMS）之间植物防御信号网络的转录组重编程 ? 对抗性和易感西瓜品种接种白粉病菌0h，24h，72h和8天后取西瓜叶片进行转录组测序分析（RNA-seq）。每个样本产生约90M-160M的reads，比对效率在77%-91%，测序深度在19X-25X（图2A）,共鉴定到了3770个差异表达基因（DEG），其中2566个是唯一表达（图2B,C）。在72小时和8DPI时，白粉病菌感染的宿主基因型效应（USVL531-MDR与USVL677-PMS）更加清晰。与未接种的对照植物相比，在PM接种的USVL531-MDR中有681个基因差异表达，而在易感染的USVL677-PMS植物中，在72小时时只有191个基因差异表达。在后期感染过程（8DPI）中观察到相反的PM反应，PM生长严重，与USVL531-MDR相比，具有1762个DEG的USVL677-PMS植物发生次级菌丝体大量发育。热图（图3A）和维恩图（图3B）分析了PM接种的抗药性USVL531-MDR和易感性USVL677-PMS之间唯一的2566个DEG，发现每种基因型对PM感染期间的转录变化均具有独特的影响。 ? 图2.RNA-seq数据 ? 此外，对这2566个DEG进行GO分析（图3C,D）。有趣的是，观察到有27个基因调控基因表达，为PM致病周期的关键因素提供了证据。 ? 根据热图和韦恩图（图3A,B）中对2566个DEG分析发现，在USVL677-PMS感染白粉病菌时，其中有939个上调表达基因和823个下调表达基因，并对这些差异表达基因进行GO注释，共分为生物学过程（BP），分子功能（MF）和细胞组分（CC）三类。 ? 图3.2566个DEG的