Transkriptomik: Offener Zugang
Offener Zugang

Abstrakt

Transkriptomanalyse von Leucaena leucocephala und Identifizierung hochexprimierter Gene in Wurzeln und Sprossen

Kazue L. Ishihara, Michael DH Honda, Dung T. Pham, Dulal Borthakur

Leucaena leucocephala (Leucaena) ist eine schnell wachsende Baumleguminosenart, die eine hohe Toleranz gegenüber verschiedenen abiotischen und biotischen Stressfaktoren aufweist. Aufgrund ihrer Fähigkeit, hohen Temperaturen und anhaltender Dürre standzuhalten und krankheitsfrei zu wachsen, ist sie eine interessante Modellpflanze zur Untersuchung der Genetik der Stressresistenz. Die hohe Stressresistenz kann mit einer stärkeren Expression bestimmter Gene in der Wurzel korreliert werden, die der primäre Ort für die Aufnahme von Nährstoffen und Wasser sowie für Infektionen durch bodenbürtige Krankheitserreger ist. Die Ziele dieser Studie waren die Charakterisierung des Transkriptoms von Leucaena und die Identifizierung wurzelspezifischer Gene, die an der Dürretoleranz und Krankheitsresistenz beteiligt sein könnten. Die Transkriptome von Leucaena wurden mittels Illumina-basierter Sequenzierung und De-novo-Assemblierung analysiert, wobei 62.299 bzw. 61.591 Unigene (≥ 500 bp) aus der Wurzel bzw. dem Spross generiert wurden. Durch eine 4 x 180.000 Mikroarray-Analyse wurde die Expression von 10.435 Unigenen zwischen Wurzel und Spross verglichen. Hochregulierte Sequenzen in der Wurzel wurden hauptsächlich durch Unigene repräsentiert, die mit dem Sekundärstoffwechsel in Zusammenhang standen, während hochregulierte Sequenzen im Spross hauptsächlich durch Unigene repräsentiert wurden, die am Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsel beteiligt waren. Die Unigene, die Homologie mit Genen der Terpenoidbiosynthese und einem Nicotianaminsynthase-Gen aufwiesen, waren in der Wurzel mehr als 100-fach hochreguliert, was darauf hindeutet, dass diese Gene eine wichtige Rolle bei der Hochstresstoleranz von Leucaena spielen könnten. Die Katalogisierung aktiv transkribierter Sequenzen in Wurzel und Spross wird zur Identifizierung von Genen für Dürretoleranz und Krankheitsresistenz bei Leucaena führen.