為了適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，古老的裸子植物與多樣化的內(nèi)生真菌共同進(jìn)化，這些真菌對于植物宿主的適應(yīng)性和生存能力至關(guān)重要。然而，性別在植物與內(nèi)生真菌相互作用中應(yīng)對環(huán)境脅迫的影響仍未明確。
2024年9月7日，Microbiome發(fā)表了題為Sex-specific responses of Taxus mairei to UV-B radiation involved altering the interactions between the microbiota assembly and host secondary metabolism的研究論文。研究通過RNA測序結(jié)合ITS分析，揭示了紫外線（UV）-B輻射下紅豆杉（Taxus mairei）性別特異性響應(yīng)的潛在機(jī)制。結(jié)果富集分析表明，性別影響了與氧化還原系統(tǒng)相關(guān)的多個基因的表達(dá)，這些基因可能在性別介導(dǎo)的UV-B輻射響應(yīng)中發(fā)揮潛在作用。ITS序列分析進(jìn)一步闡明了UV-B輻射和性別對內(nèi)生真菌群落組成的影響。性別調(diào)控了多種次級代謝途徑，從而為T.mairei宿主提供了化合物，以生成引誘劑和/或抑制劑來篩選微生物類群。真菌生物標(biāo)志物分析顯示，UV-B輻射降低了性別對真菌群落的影響。此外，分離并純化了Guignardia菌株#1，以研究內(nèi)生真菌在性別介導(dǎo)的UV-B輻射響應(yīng)中的作用。接種由菌株#1產(chǎn)生的孢子顯著改變了宿主的多個氧化還原系統(tǒng)，調(diào)控了APX2、GST7、NCED1、ZE1、CS1和CM1等基因的表達(dá)，揭示了內(nèi)生真菌在性別介導(dǎo)的UV-B輻射響應(yīng)中的作用，并為紅豆杉應(yīng)對環(huán)境脅迫的性別特異性響應(yīng)提供了新的見解。
一個假設(shè)的模型描述了性別介導(dǎo)的UV-B輻射響應(yīng)中的調(diào)控機(jī)制。接種Guignardia菌株#1顯著改變了多種氧化還原系統(tǒng)，如谷胱甘肽代謝和類胡蘿卜素生物合成途徑，主要通過調(diào)控APX2、GST7、NCED1、ZE1、CS1和CM1基因的表達(dá)來實現(xiàn)這些變化。
RNA-seq和ITS-seq數(shù)據(jù)集概述
圖1展示了雌雄紅豆杉（T.mairei）樹木對UV-B輻射響應(yīng)的分析結(jié)果。a為在UV-B輻射下雌雄紅豆杉樹木的整合RNA-seq和ITS-seq分析流程。b為來自不同樣本組的RNA-seq數(shù)據(jù)集的主成分分析（PCA）。c為來自不同樣本組的ITS-seq數(shù)據(jù)集的動態(tài)meta-storms分析。
將核心微生物群與氮循環(huán)功能相聯(lián)系
圖2展示了響應(yīng)UV-B輻射的差異表達(dá)基因的富集分析結(jié)果。a為雌雄紅豆杉樹木中八個光響應(yīng)GO分析。b為歸屬于八個光響應(yīng)GO術(shù)語的DEGs數(shù)量。c為多種代謝相關(guān)KEGG通路的顯著性分析，藍(lán)色表示顯著性P<0.01。d為每個顯著富集的KEGG通路中的DEGs數(shù)量。
響應(yīng)UV-B輻射的差異表達(dá)基因（DEGs）富集分析
圖3展示了雌雄紅豆杉樹木之間差異表達(dá)基因的富集分析結(jié)果。a為在UV-B輻射下性別相關(guān)DEGs的韋恩圖，顯示不同性別樹木的DEGs數(shù)量。b為性別相關(guān)DEGs在多個環(huán)境脅迫相關(guān)GO富集分析。c為雌雄樹木之間代謝通路的差異性響應(yīng)。d為苯胺和酪氨酸生物合成相關(guān)基因的表達(dá)水平。e為谷胱甘肽代謝相關(guān)基因的表達(dá)水平。f為類胡蘿卜素生物合成相關(guān)基因的表達(dá)水平。g為光響應(yīng)順式元件在差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子（TF）基因上游啟動子序列中的分析，不同顏色的方框表示不同類型的光響應(yīng)順式元件。
性別相關(guān)差異表達(dá)基因（DEGs）的富集分析
圖4展示了內(nèi)生真菌群落結(jié)構(gòu)的差異。a為通過Chao1指數(shù)進(jìn)行的alpha多樣性分析。b為通過Shannon指數(shù)進(jìn)行的alpha多樣性分析。c為通過UPGMA聚類進(jìn)行的beta多樣性分析。d為不同性別的T.mairei樹木在UV-B輻射下內(nèi)生真菌的相對豐度。e為不同性別的T.mairei樹木在UV-B輻射下差異真菌屬的韋恩圖分析。f為不同樣本組中常見真菌屬的比例。
內(nèi)生真菌群落結(jié)構(gòu)的差異
圖5展示了UV-B輻射和性別對T.mairei植物微生物組組裝的影響。a為通過線性判別分析效應(yīng)量分析（LEfSe）進(jìn)行的雌雄樹木內(nèi)生真菌在屬水平上的豐度差異的系統(tǒng)發(fā)育樹圖。b為不同樣本組中三種典型指示屬豐度差異的分析。c為三種典型指示屬在不同樣本組中相對豐度變化的?；鶊D。d為差異真菌屬與宿主DEGs的Pearson相關(guān)性分析。e為通過PICRUSt2程序?qū)θN典型真菌屬進(jìn)行功能預(yù)測。
圖6展示了參與性別介導(dǎo)UV-B輻射響應(yīng)的內(nèi)生真菌的分離過程。a為分離的內(nèi)生真菌菌株在培養(yǎng)皿中的觀察結(jié)果。b為Guignardia菌株#1與Alternaria菌株#M3/M5/M14在PDA培養(yǎng)基上的共培養(yǎng)相互作用。c為Guignardia菌株#1在不同條件下生長速率的柱狀圖。d為從T.mairei中分離的Guignardia菌株#1的照片，紅色箭頭表示Guignardia菌株#1的孢子。e為Guignardia菌株#1在對照和UV-B輻射條件下的黑色素含量。
參與性別介導(dǎo)UV-B輻射響應(yīng)的內(nèi)生真菌分離
圖7展示了接種Guignardia孢子對宿主基因表達(dá)和代謝物積累的影響。a為將Guignardia菌株#1的孢子噴灑到雌性T.mairei樹枝上的實驗示意圖。b為Guignardia菌株#1孢子感染后上調(diào)和下調(diào)基因的數(shù)量。d為Guignardia相關(guān)的UV-B響應(yīng)基因的表達(dá)分析，“”表示顯著性P<0.01。e為若干關(guān)鍵代謝物的積累分析。
相關(guān)新聞推薦
1、不同濃度芍藥苷對鮑曼不動桿菌生長曲線、生物被膜形成的影響（二）
2、ER陰性的人乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231生長曲線
3、作物細(xì)菌性、真菌性等各類病害的主要特征及區(qū)分方法