通过对真核生物翻译起始因子（eIF）基因的全基因组分析，发现了用于抵抗蚕豆花叶病导致不育性的工程改造靶点

《BMC Plant Biology》：Pangenome-wide insights into eukaryotic translation initiation factors (eIF) genes uncover targets for sterility mosaic disease resistance engineering in pigeonpea

　　

摘要

不育花叶病对鹰嘴豆生产构成了严重威胁。尽管抗性品种已被广泛使用，但病毒病原体的快速进化往往会使宿主的抗性失效。针对宿主的易感因素——尤其是许多植物病毒利用来进行复制的真核生物翻译起始因子（eIF）——是一种有前景的替代策略。虽然几种模式作物中的eIF蛋白已得到充分研究，但它们在鹰嘴豆中的作用仍基本未被探索。在本研究中，我们对鹰嘴豆中的eIF基因家族进行了全面分析，并通过全基因组范围的研究来了解与SMD反应相关的品种特异性多样性。在参考基因组中共发现了52个eIF基因，而在全基因组中始终存在47个同源基因，这些基因可视为核心基因成员。全基因组分析还显示，序列层面的变异极为有限，这表明鹰嘴豆中的eIF基因具有很强的进化保守性。通过详细的计算机分析，我们研究了基因拷贝数、染色体分布以及启动子顺式调控元件。在PPSMV感染下的表达谱分析显示出了不同的转录反应：在抗性植株中，有几个eIF基因的表达水平上升，而在易感基因型中，eIF3K、eIF4G和eIF5A的表达水平则更高。对易感基因型ICP8863的变异分析发现，52个eIF基因中存在94种多态性，其中7种被认为具有较高或中等的功能影响。eIF3E（Cc_02836）中的终止密码子突变以及eIF4B（Cc_22348）中的移码突变可能会导致蛋白质被截断而失去功能。此外，eIF3E（Cc_02836）、eIF5B（Cc_04638）、eIF2Bδ（Cc_06116）、eIF2Bα（Cc_18788）和eIF4B（Cc_22348）中的错义突变可能会影响蛋白质的结构或相互作用能力，从而削弱其抗病毒防御功能。总体而言，本研究确定了可能影响SMD易感性的关键eIF家族成员，并提供了可用于实验验证的候选基因，以便在鹰嘴豆品种中培育出对PPSMV具有抗性的品种。