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为解决库尔勒香梨（Pyrus sinkiangensis Yü）受梨火疫病（Fire blight of pear）危害导致产量和品质下降的问题，研究人员对感病的普通库尔勒香梨（KFP）和抗病的芽变系（1910）进行转录组分析，鉴定出关键基因和相关通路，为抗病研究提供理论依据。
库尔勒香梨是新疆特色水果，深受消费者喜爱，在当地林业和水果产业中占据重要地位。然而，梨火疫病却成为了库尔勒香梨产业发展的 “拦路虎”。梨火疫病由解淀粉欧文氏菌（Erwinia amylovora）引起，是一种极具破坏性的细菌性病害，能在全球范围内对梨树和其他仁果类果树造成严重损害。在中国新疆，梨火疫病主要在库尔勒市和尉犁县爆发，侵袭香梨、苹果等果树以及海棠、山楂等景观树，导致库尔勒香梨产量锐减、品质和口感下降，给果农带来巨大经济损失。
为了攻克这一难题，新疆农业大学和巴音郭楞蒙古自治州农业科学院的研究人员开展了深入研究。他们对普通库尔勒香梨（KFP，感病品种）和芽变系（1910，抗病品种）在接种梨火疫病菌后的三个时期进行了比较转录组分析。研究发现，不同品种间的差异大于品种内的差异，共鉴定出 17354 个差异表达基因（DEGs），其中包含 1027 个差异表达的转录因子（TFs） 。通过聚类分析将这些 DEGs 分为 8 个簇，并对每个簇进行了京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路注释。此外，利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）构建了基因共表达网络，筛选出 15 个决定库尔勒香梨抗梨火疫病的关键基因。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为深入理解库尔勒香梨抗梨火疫病的分子机制提供了理论基础，也为培育抗病品种提供了新的遗传资源。
在研究方法上，研究人员选用新疆库尔勒香梨园的香梨叶片样本，以解淀粉欧文氏菌（E. a001）为测试菌株进行接种实验。采集接种后 0h、24h 和 72h 的梨叶样本，提取 RNA 后进行 RNA 测序（RNA-seq） 。利用 Fastp 软件和 HISAT2 等工具对测序数据进行处理和分析，通过 DESeq2 软件筛选 DEGs，并进行基因本体（GO）和 KEGG 富集分析。运用 WGCNA 构建基因共表达网络，挖掘候选基因，最后通过实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）验证关键基因的表达模式。
在 RNA-seq 数据分析方面，研究人员从 16 个样本中获得了 110.12Gb 的干净数据，样本间相关性系数大于 0.93，聚类分析和主成分分析（PCA）表明实验材料可靠，转录组测序数据可重复。在分析差异表达时，在抗病系 1910 中鉴定出 7271 个 DEGs，在感病系 KFP 中鉴定出 11937 个 DEGs，在两者之间鉴定出 10532 个 DEGs。GO 和 KEGG 富集分析显示，这些 DEGs 涉及光合作用、茉莉酸代谢过程、黄酮类生物合成、淀粉和蔗糖代谢等重要通路。
聚类分析将 17354 个 DEGs 分为 8 个簇，不同簇的基因在不同时间点和品种中呈现出特异性表达模式，且分别显著富集于不同的 KEGG 通路。TF 分析鉴定出 1027 个差异表达的 TFs，主要包括 bHLH、MYB、ERF 等类型，通过聚类分析发现不同簇的 TFs 在抗病和感病品种中的表达模式不同，可能在调控植物抗病反应中发挥重要作用。
通过 WGCNA 构建基因共表达网络，鉴定出 15 个共表达模块，不同模块与接种不同时期的相关性不同。每个模块中选取三个连接度最高的基因作为候选基因，最终获得 15 个候选基因，这些基因涉及黄酮类生物合成、茉莉酸生物合成、光合作用、植物 - 病原体相互作用等多个与抗病相关的过程。qRT-PCR 验证结果显示，15 个关键基因中部分基因在接种后表达量变化显著，且在抗病和感病品种中的表达水平存在差异，其中基因 14890、27444、35461 和 8706 接种后的表达量变化倍数大于 4，表明它们在库尔勒香梨抗梨火疫病中可能发挥重要作用。
在讨论部分，研究人员指出梨火疫病对库尔勒香梨危害严重，活性氧（ROS）在库尔勒香梨抗病过程中具有重要作用，感染病菌后可能通过产生 ROS 驱动细胞壁交联，诱导防御物质产生。茉莉酸信号通路在库尔勒香梨对梨火疫病的响应中至关重要，筛选出的基因 14890 和 8706 在茉莉酸生物合成中发挥重要作用，可提高香梨的抗病性。黄酮类途径也在抗病过程中发挥重要作用，基因 14122 及相关转录因子可能通过调节黄酮类物质的合成来增强香梨的抗病能力。此外，光合作用和糖代谢对库尔勒香梨的抗病性也十分关键，相关候选基因参与这些过程，影响香梨的生长和对病菌的抵抗能力。
综上所述，该研究通过转录组分析，深入探究了库尔勒香梨抗梨火疫病的分子机制，明确了多个关键基因和抗病相关通路，为后续进一步研究库尔勒香梨的抗病机制以及培育抗病品种提供了重要的理论依据，对推动库尔勒香梨产业的健康发展具有重要意义。不过，该研究仅通过转录组数据推断抗病机制，未来还需结合代谢组、蛋白质组等多组学数据，更全面深入地解析库尔勒香梨对梨火疫病的响应机制。
