经生物农药处理并感染木菌的橄榄的比较转录组学研究

《BMC Plant Biology》：Comparative transcriptomics of biopesticide-treated olives subjected to Xylella infection

　　

摘要

背景

Xylella fastidiosa感染的控制依赖于控制媒介种群和消除病原体来源的综合策略。这种细菌的pauca亚种菌株（XfDD）在意大利普利亚地区的橄榄种植上造成了极为严重的危害，整个产业都受到了影响，当地经济也遭到严重破坏。目前亟需能够在植物体内直接消灭该病原体的策略，以及针对其媒介昆虫的生物杀虫剂，而且这些产品还需符合环境安全标准。因此，本研究分析了三种新型生物农药在控制橄榄树中XfDD方面的作用机制。

研究结果

体外实验表明，洋葱提取物能够抑制XfDD的生长，而Paraburkholderia phytofirmans菌株PsJN则没有这种效果。通过时间序列转录组学方法，研究了橄榄树对用于控制XfDD的生物农药PsJN和洋葱提取物，以及天然杀虫剂Sankari^?的分子反应。在施用PsJN、洋葱提取物或Sankari^?后6到12小时内，橄榄树就出现了基因表达模式的变化，这种变化在15天后逐渐消失。10天后，又对那些被反复接种XfDD的橄榄树进行了分析。这三种生物农药均引发了早期的免疫反应，包括与激素水平调控或膜相关激酶相关的基因。此外，PsJN还能调节乙烯水平，从而可能促进植物生长。通过定量RT-PCR检测到的一组早期诱导基因的表达，进一步证实了PsJN和Sankari^?所引发的转录组学反应。而且，与未处理且未接种的橄榄树相比，接种XfDD的橄榄树在经过处理后产生了更强烈的转录组学反应，这说明这些生物农药引发了植物的预备性反应。

结论

了解一种潜在生物农药的作用机制有助于更全面地评估其控制病原体的效果。对于XfDD而言，由于受感染的橄榄树在出现症状之前会有较长的潜伏期，且在自然条件下需要多次接种，因此要评估其效果就需要进行大规模的田间试验。