2017-02-17
芸薹根肿菌(Plasmodiophora brassicae)， 根肿菌纲根肿菌属，营寄生生活，是十字花科植物的一种致病性病原菌。芸薹根肿菌侵染油菜等十字花科植物根毛，导致根部薄壁细胞增生形成肿瘤，使根系不能正常吸收营养，导致地上部分生长缓慢，根瘤膨大甚至腐烂，严重影响作物的品质和产量。该病发现于地中海西岸和欧洲南部，目前该病害在全世界60多个国家和地区均有发生，造成十字花科蔬菜10-15%的减产。
先前关于芸薹根肿菌的研究多集中在种系鉴定、生理代谢等方面。Scientific Reports杂志于近期发表一篇题为Integrated omics study of lipid droplets from Plasmodiophora brassicae的文章，首次采用多组学结合的研究方法探究了芸薹根肿菌中脂质滴形成的分子机制。
研究中发现在芸薹根肿菌的休眠孢子中存在脂质滴。其中295个脂质滴相关的基因被分成9个类别。转录组分析三种不同孢子阶段的基因发现基因表达模式不同。GO富集分析显示那些与脂质滴相关的基因主要参与生物合成和新陈代谢；富集到KEGG代谢通路的有3390个基因，其中167个基因与脂类代谢有关。转录组分析显示162个涉及脂类代谢的基因有表达差异。此次的组学研究是第一次探讨芸薹根肿菌中的脂质滴细胞器，为研究原生生物中脂质滴提供一个参考资源。
为研究参与脂质滴合成的基因，对成熟的休眠孢子（RS）、宿主根部洗出液中的发芽孢子（GS）和感染中的孢子（CI）进行转录组测序分析。随机选取12个参与脂质代谢途径的表达差异基因进行qRT-PCR验证，发现其中有10个基因表现出与转录组分析相似的表达趋势。
转录组分析脂质滴基因显示，RS样品与GS样本中表达模式比较相似，但都与CI样本不同，说明脂质滴相关基因对CI样本的影响大于对GS样本的影响。CI和RS以及CI和GS组间比较得到显著上下调的基因数量高于GS和RS组间比较的，说明在CI样本时期代谢过程被加速。对与原生生物脂质滴相关的基因进行GO富集分析发现，79个参与了生物进程，154个参与代谢过程。将芸薹根肿菌中与脂质滴相关的基因根据预测功能和位置分成8大类，数据显示芸薹根肿菌脂质滴相关的基因可能在脂肪滴与内质网、线粒体、过氧物酶体细胞核、囊泡、细胞质膜和核糖体关系中扮演重要角色。
脂类是所有生物系统的基础，是重要的能量来源。相信通过对芸薹根肿菌转录组和脂质滴蛋白组学研究成果可以为了解原生生物脂质滴提供很好的起点。
本研究由华中农业大学农业微生物学国家重点实验室姜道宏教授课题组完成，该研究的高通量测序工作由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
