2017-02-17
蕓薹根腫菌(Plasmodiophora brassicae)， 根腫菌綱根腫菌屬，營寄生生活，是十字花科植物的一種致病性病原菌。蕓薹根腫菌侵染油菜等十字花科植物根毛，導致根部薄壁細胞增生形成腫瘤，使根系不能正常吸收營養，導致地上部分生長緩慢，根瘤膨大甚至腐爛，嚴重影響作物的品質和產量。該病發現于地中海西岸和歐洲南部，目前該病害在全世界60多個國家和地區均有發生，造成十字花科蔬菜10-15%的減產。
先前關于蕓薹根腫菌的研究多集中在種系鑒定、生理代謝等方面。Scientific Reports雜志于近期發表一篇題為Integrated omics study of lipid droplets from Plasmodiophora brassicae的文章，首次采用多組學結合的研究方法探究了蕓薹根腫菌中脂質滴形成的分子機制。
研究中發現在蕓薹根腫菌的休眠孢子中存在脂質滴。其中295個脂質滴相關的基因被分成9個類別。轉錄組分析三種不同孢子階段的基因發現基因表達模式不同。GO富集分析顯示那些與脂質滴相關的基因主要參與生物合成和新陳代謝；富集到KEGG代謝通路的有3390個基因，其中167個基因與脂類代謝有關。轉錄組分析顯示162個涉及脂類代謝的基因有表達差異。此次的組學研究是第一次探討蕓薹根腫菌中的脂質滴細胞器，為研究原生生物中脂質滴提供一個參考資源。
為研究參與脂質滴合成的基因，對成熟的休眠孢子（RS）、宿主根部洗出液中的發芽孢子（GS）和感染中的孢子（CI）進行轉錄組測序分析。隨機選取12個參與脂質代謝途徑的表達差異基因進行qRT-PCR驗證，發現其中有10個基因表現出與轉錄組分析相似的表達趨勢。
轉錄組分析脂質滴基因顯示，RS樣品與GS樣本中表達模式比較相似，但都與CI樣本不同，說明脂質滴相關基因對CI樣本的影響大于對GS樣本的影響。CI和RS以及CI和GS組間比較得到顯著上下調的基因數量高于GS和RS組間比較的，說明在CI樣本時期代謝過程被加速。對與原生生物脂質滴相關的基因進行GO富集分析發現，79個參與了生物進程，154個參與代謝過程。將蕓薹根腫菌中與脂質滴相關的基因根據預測功能和位置分成8大類，數據顯示蕓薹根腫菌脂質滴相關的基因可能在脂肪滴與內質網、線粒體、過氧物酶體細胞核、囊泡、細胞質膜和核糖體關系中扮演重要角色。
脂類是所有生物系統的基礎，是重要的能量來源。相信通過對蕓薹根腫菌轉錄組和脂質滴蛋白組學研究成果可以為了解原生生物脂質滴提供很好的起點。
本研究由華中農業大學農業微生物學國家重點實驗室姜道宏教授課題組完成，該研究的高通量測序工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
