ピーナッツの葉さび病感染に対する抵抗性と感受性の遺伝子型の比較 RNA-Seq プロファイリング

Comparative RNA-Seq profiling of a resistant and susceptible peanut () genotypes in response to leaf rust infection caused by .

• Visha Rathod
• Rasmieh Hamid
• Rukam S Tomar
• Rushika Patel
• Shital Padhiyar
• Jasminkumar Kheni
• P P Thirumalaisamy
• Nasreen S Munshi

抄録

本研究の目的は、落花生植物（）の（サビ病の原因物質）に対する防御に関与する遺伝子（DEG）を同定することであった。遺伝子は、ハイスループットRNAシーケンス戦略を用いて同定された。JL-24（感受性）とGPBD-4（耐性）の2つのピーナッツ遺伝子型のRNA-Seqデータから、合計86,380,930のリードが生成された。DEGの遺伝子オントロジー（GO）とKEGG解析により、DEGの必須遺伝子とその経路が明らかになった。耐性型で特異的に発現が増加しているDEGは、発病関連タンパク質（PR）、プロテインなどのMLO、エチレン応答因子、タウマチン、F-boxなどであり、感受性型で発現が低下している遺伝子は、カフェ酸メチル化酵素、β-グルコシダーゼ、転写因子（WRKY, bZIP, MYB）などであった。また、耐性遺伝子型では、キチナーゼ、チトクロムP450、グルタチオンS-転移酵素、NBS-LRRなどのR遺伝子が高発現しており、これらの遺伝子が植物の防御機構に関与していることが示唆された。RNA-Seq解析データは、高い相関値（=0.82）を示すDEGに由来する15のプライマーセットを用いてRT-qPCRにより検証された。これらの結果は、遺伝子型間の遺伝的多様性の評価、QTLマッピング、マーカー支援育種による植物品種改良などに有用であると考えられます。これらの知見は、落花生植物の感染症に対する分子防御機構の理解に役立つと考えられる。

The goal of this study was to identify differentially expressed genes (DEGs) responsible for peanut plant () defence against (causative agent of rust disease). Genes were identified using a high-throughput RNA-sequencing strategy. In total, 86,380,930 reads were generated from RNA-Seq data of two peanut genotypes, JL-24 (susceptible), and GPBD-4 (resistant). Gene Ontology (GO) and KEGG analysis of DEGs revealed essential genes and their pathways responsible for defence response to . DEGs uniquely upregulated in resistant genotype included pathogenesis-related (PR) proteins, MLO such as protein, ethylene-responsive factor, thaumatin, and F-box, whereas, other genes down-regulated in susceptible genotype were Caffeate -methyltransferase, beta-glucosidase, and transcription factors (WRKY, bZIP, MYB). Moreover, various genes, such as Chitinase, Cytochrome P450, Glutathione S-transferase, and R genes such as NBS-LRR were highly up-regulated in the resistant genotype, indicating their involvement in the plant defence mechanism. RNA-Seq analysis data were validated by RT-qPCR using 15 primer sets derived from DEGs producing high correlation value ( = 0.82). A total of 4511 EST-SSRs were identified from the unigenes, which can be useful in evaluating genetic diversity among genotypes, QTL mapping, and plant variety improvement through marker-assisted breeding. These findings will help to understand the molecular defence mechanisms of the peanut plant in response to infection.

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