Sojaböncystnematod (SCN) är en av de förödande sjukdomarna i sojabönor över hela världen. Värdväxtresistens är den mest ekonomiska och effektiva metoden för att kontrollera SCN-sjukdom.

SCN-resistens är dock en multigen och kvantitativ egenskap hos sojabönor, och de flesta resistenskällor bryts lätt på grund av långvarig plantering av samma sorter. Därför är det angeläget att på djupet förstå resistensmekanismen, utveckla multiresistensgenresurser och föda upp multiresistensvarianter.

En forskargrupp ledd av prof. Wang Congli från Northeast Institute of Geography and Agroecology vid den kinesiska vetenskapsakademin har för första gången använt fullängds transkriptomsekvenseringsteknik (FLTS) för att undersöka SCN-resistens i sojabönor.

Denna studie publicerades i Frontiers in Plant Science .

Den tredje generationens FLTS-teknologi kan direkt läsa RNA-molekylens fullängdssekvens utan avbrott. Det har också fördelarna med kvantitativ analys av gener och transkript på samma gång.

Forskarna bekräftade en ny sojabönas förädlingsgenotyp 09-138 (rhg1a + Rhg4b), som är resistent mot den mycket giftiga SCN ras 4 (SCN4) men mottaglig för SCN5 med mindre virulens.

FLTS-analysen av 9 cDNA-bibliotek av 09-138 med SCN4, SCN5 och kontrollbehandlingar visade i genomsnitt 6,1 Gbp rena data för varje bibliotek, totalt 1 117 nya gener och 41 096 nya transkript.

Genom strukturell analys av de nya transkripten fann forskarna att post-transkriptionell modifiering, såsom alternativ splitsning (AS), alternativ polyadenylering (APA), fusionsgener och långa icke-kodande RNA (lncRNA) var involverade i försvarssvaret.

Forskarna fann att stressresponselement, växthormonsignaltransduktionsvägar och växt-patogeninteraktionsvägar var involverade i motståndsförsvarssvar; och cellväggsmodifieringar och metaboliska vägar relaterade till kolhydratbiologiska processer var involverade i det känsliga svaret, medan fenylpropanbiosyntesvägen var involverad i både resistent och känslig respons.

Protein-protein-interaktionsanalys kombinerat med differentiellt uttryckta gener (DEG) visade för första gången att SCN4-inkompatibelt svar aktiverade interaktionerna mellan kinaserna MAPK/KK/KKK, transkriptionsfaktorn WRKY och calmodulin VQ för att reglera resistensförsvar. En försvarsmodell associerad med MAPK-WRKY-VQ etablerades för SCN-resistens i sojabönor.

Dessa fynd visar att transkriptomsekvensering i full längd ger ett kraftfullt verktyg för att studera växtförsvarsmekanismer inom nivåerna av transkription och post-transkriptionella modifieringar.