Sojacysteaaltje (SCN) is een van de meest verwoestende ziekten in soja wereldwijd. Waardplantresistentie is de meest economische en effectieve methode om SCN-ziekte te bestrijden.

SCN-resistentie is echter een multigene en kwantitatieve eigenschap in soja, en de meeste resistentiebronnen zijn gemakkelijk te doorbreken als gevolg van het langdurig planten van dezelfde cultivars. Daarom is het dringend noodzakelijk om het resistentiemechanisme grondig te begrijpen, multiresistente genenbronnen te ontwikkelen en multiresistente variëteiten te kweken.

Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Wang Congli van het Northeast Institute of Geography and Agro-ecology van de Chinese Academy of Sciences heeft voor het eerst gebruik gemaakt van full-length transcriptome sequencing (FLTS)-technologie om SCN-resistentie in soja te onderzoeken.

Deze studie is gepubliceerd in Frontiers in Plant Science .

De FLTS-technologie van de derde generatie kan de volledige sequentie van het RNA-molecuul zonder onderbreking direct lezen. Het heeft ook de voordelen van kwantitatieve analyse van genen en transcripten tegelijkertijd.

De onderzoekers bevestigden een nieuw sojabonenkweekgenotype 09-138 (rhg1a + Rhg4b), dat resistent is tegen het zeer giftige SCN ras 4 (SCN4), maar gevoeliger is voor SCN5 met minder virulentie.

De FLTS-analyse van 9 cDNA-bibliotheken van 09-138 met SCN4-, SCN5- en controlebehandelingen toonde een gemiddelde van 6,1 Gbp aan schone gegevens voor elke bibliotheek, een totaal van 1.117 nieuwe genen en 41.096 nieuwe transcripten.

Door structurele analyse van de nieuwe transcripten, ontdekten de onderzoekers dat post-transcriptionele modificatie, zoals alternatieve splicing (AS), alternatieve polyadenylatie (APA), fusiegenen en lang niet-coderend RNA (lncRNA) betrokken waren bij de verdedigingsreactie.

De onderzoekers ontdekten dat stressreactie-elementen, planthormoon-signaaltransductieroutes en plant-pathogeen-interactieroutes betrokken waren bij weerstandsafweerreacties; en celwandmodificaties en metabole routes gerelateerd aan biologische processen van koolhydraten waren betrokken bij de gevoelige respons, terwijl de fenylpropaanbiosyntheseroute betrokken was bij zowel resistente als gevoelige respons.

Eiwit-eiwit interactie-analyse gecombineerd met differentieel tot expressie gebrachte genen (DEG's) toonde voor het eerst aan dat incompatibele SCN4-respons de interacties tussen de kinasen MAPK/KK/KKK, de transcriptiefactor WRKY en de calmoduline VQ activeerde om weerstand te reguleren. Voor SCN-resistentie in sojabonen is een verdedigingsmodel opgesteld dat is gekoppeld aan MAPK-WRKY-VQ.

Deze bevindingen tonen aan dat transcriptoomsequencing van volledige lengte een krachtig hulpmiddel biedt om afweermechanismen van planten te bestuderen binnen de niveaus van transcriptie en post-transcriptionele modificaties.