玉米遭受亚洲玉米螟为害时所诱导产生的直接和间接的防御反应及其生理生化和分子机制
该篇文章以大田环境下心叶期京科968玉米品种为材料，研究的是在此时期玉米遭受亚洲玉米螟为害时所诱导产生的直接和间接的防御反应及其生理生化和分子机制。下面直接看论文都写了哪些内容。
1. 玉米螟为害后叶片转录组分析
作者分别取玉米螟为害后0, 2, 4, 12和 24 h后玉米叶片进行转录组测序分析，对5个时间点样本转录组基因表达水平PCA分析发现0h和2-, 4-, 12- 和 24-h样本明显分离（图a），表明玉米螟为害对玉米叶片基因表达产生了显著影响。
为害后2-h, 4-h,12-h and 24-h差异基因数分别为 7643 (4547 up；3096 down)，9037 (5120 up ；3917 down)，10190 (5706 up ； 4484 down) 和10033 (5638 up ；4395 down)，明显看到每个时间点产生上调的基因要多于下调。同时作者又选了4个分别与乙烯、茉莉酸、苯并恶嗪酮类和萜烯类合成相关基因用QRT-PCR对转录组数据准确性进行了验证。关注上调表达基因发现，为害后2h有334个，4h有所减少，但24h时再一次达到高峰。
KEGG注释发现，富集最显著的两个通路是苯基丙氨酸和亚麻酸代谢途径，其次是酪氨酸、色氨酸、苯并恶嗪酮、类苯基丙烷和黄酮类代谢通路。
2. 玉米螟为害后动态转录模式分析
此部分作者用时间序列表达数据聚类方法对所有差异基因进行表达模式聚类，分析玉米螟为害后玉米叶中动态的转录模式。
如上图9个动态转录聚类模式中profile66中有最多的转录本，基因涉及黄酮类、类苯基丙烷、单萜、苯并恶唑嗪酮等合成及植物防卫反应；且这些基因在为害后2h表达上调，并在后续时间持续高表达，说明植物的防卫反应被持续诱导激活。Profile75, 78 and 79 的基因大都涉及初生代谢，这些基因自玉米螟为害后便表达上调，而与生理节律有关的基因24h后才出现上调表达。Profiles 0, 2, 4和11的基因表达下调，涉及氨基酸、核苷酸、碳水化合物、脂类等初生代谢，以上与初生代谢相关的上调及下调基因可能与玉米螟为害玉米初生代谢重新调整适应有关。
3. 玉米螟为害后玉米叶片内激素及激素代谢相关基因的变化
作者通过HPLC-MS/MS测定了玉米螟为害后0、2、4、8、12h玉米叶片中JA、JA-Ile、SA和ABA含量变化，如下图a：JA和JA-Ile积累响应迅速，为害后2 h就达到高峰；SA含量未出现明显变化；ABA含量较对照含量也出现了明显积累。
JA和JA-Ile代谢通路上关键基因均表现上调表达；ICS和PAL是SA两个合成途径的关键基因，PAL表现出上调表达，而ICS 则表现出下调；ABA通路中也有部分基因产生上调表达。
4. 苯并恶唑嗪酮合成及在玉米螟为害防御过程中的作用
对各时间点苯并恶唑嗪酮相对含量进行PCA分析，如下图：0h与24h、48h和72h明显分离，说明苯并恶唑嗪酮在为害后有明显的合成积累。其中DIMBOA-Glc, DIMBOA and HDM2BOA-Glc 等基因对苯并恶唑嗪酮合成积累贡献最大。
接下来作者又用预先被玉米螟为害过的叶片（为害24h）饲喂玉米螟，以此来研究玉米遭遇玉米螟为害后是否会产生对玉米螟的直接防御反应。结果显示：较对照，饲喂被危害过的玉米叶片2日龄玉米螟幼虫显现出较低的相对生长率（RGR）和较高的近似消化率（RCR），食物摄取转化率和食物消化转化率分别比对照低33% 和 27%；但是对于3日龄幼虫来说，除了RCR其他营养学指标无明显差异。
如上图b：为害后叶片可以明显抑制1日龄、2日龄、5日龄幼虫、蛹及产卵；并且可以对玉米螟群体指标如净生殖率、内在增长率等产生负面影响；以上数据表明为害后玉米会产生对玉米螟的直接防卫反应。
5. 玉米螟为害后诱导挥发性物质产生及其在吸引腰带长体茧蜂中的作用
作者分析了为害后0 (control), 2, 4, 12, 24, 48 and 72 h 26种挥发性物质，PLS-DA法聚类发现为害后各时间点与对照0h明显分离，β-甲基紫罗兰酮、a-荜澄茄油烯和 大根香叶烯等对以上差异贡献最大。
如上图e：玉米螟为害24 或48 h后，多种挥发性物质含量达到最高，此外萜烯合成相关基因（图f）TPS1, TPS2, TPS3, TPS6, TPS8, TPS10, TPS23和TPS26均表现出上调表达，这说明玉米螟为害会明显改变玉米挥发性物质合成与分泌。
接下来，进一步探究玉米受危害后挥发的物质对寄生性天敌腰带长体茧蜂的吸引作用（下图）。结果显示:：玉米受为害4, 12, 24, 48和72 h后对雌性腰带长体茧蜂有明显的吸引作用；而对于雄性腰带长体茧蜂，为害24和48h 才会表现出明显的吸引作用；为害2h时对雌性及雄性均无吸引作用，与挥发物质合成积累规律一致。
总结：
本研究利用转录组、苯并恶嗪酮类物质、植物激素及挥发物的含量变化检测并结合短期饲喂、两性生命表及寄生蜂行为选择等实验手段探究了京科968玉米在遭受亚洲玉米螟为害后能产生抑制亚洲玉米螟生长发育的直接防御反应，也能通过分泌挥发性物质吸引其寄生性天敌腰带长体茧蜂的间接诱导防御反应。
到此大家可以看到，整篇论文真正转录组部分内容篇幅很小，但转录组数据却贯穿整篇论文，可以说，转录组数据是基础，紧密结合生理（激素含量、苯并恶嗪酮类物质、挥发性物质）数据，两个层次数据相互验证，充实了论文，当然本文作者还结合了如玉米螟饲喂等实验。所以，转录组数据越来越成为基础，深入挖掘并结合生理生化数据来整理论文还是大有可为的！
以上是小编的一些见解，不到之处，还望见谅！更多信息，请下载文献原文阅读！
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- 发表于 2018-07-12 00:41
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