作为一种古老的生物，树蕨作为高等和低等植物物种之间的进化桥梁发挥着至关重要的作用，并提供了各种实用价值。然而，它们面临着过度开发、气候变化、不利的环境条件和害虫等挑战，从而引起了人们的保护关注。今天，小编就带大家看一篇凌恩生物参与的文章，研究加深了我们对树蕨类植物抗性基因的了解。
研究背景
古老的树蕨类植物早在恐龙之前便已存在于地球上，其历史可追溯至数亿年前，比开花植物和结球果植物的进化还要早。在漫长的进化过程中，树蕨类植物不断适应古地理环境的变化，形成了应对环境压力的机制，从而促进了进一步的适应性进化。陆生植物基因组包含一类被统称为抗性(R)基因的基因，每个基因组包含数十到数百个R基因。R基因对于植物抵御各种生物胁迫、害虫和病原体是必不可少的。
实验设计
主要结果
以FPKM值分析样本中各基因的表达量。层次聚类树图显示生物重复序列的表达模式聚类在一起。共鉴定出14639个DEGs，其中7764个基因上调和6875个基因下调。DEGs KEGG富集分析结果显示，有38条通路被富集。
图1 转录组分析结果
在阳离子模式和阴离子模式下分别鉴定出373和399种代谢物。差异累积代谢物(DAM)聚类热图显示两种典型的树蕨之间的111种代谢物存在显著差异。其中82个DAM表达上调，29个DAM表达下调。为了验证DAM的功能，进行了KEGG通路富集，DAM富集途径最多的是次生代谢物的生物合成，共有21条DAM。
图2 两种典型的树蕨代谢谱
在A. spinulosa的基因组中，鉴定出1,290个R基因，PRGdb中包含其中的551个已知耐药基因，通过STRING数据库鉴定出250个相互作用。为研究R基因之间的系统发生关系构建了系统发育树，结果显示BAM1的最近亲缘基因为LRR受体样丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶FLS2和受体样激酶TMK(图3B)。PPI网络还显示BAM1与FLS2和TMK有相互作用。
图3 差异表达R基因的相互作用和进化关系
研究发现585个显著差异表达R基因与111个DAM呈显著正相关，574个显著差异表达R基因与111个DAM呈显著负相关。随后构建了R基因与DAM之间呈显著正相关的交互网络，以及R基因与DAM之间呈显著负相关的交互网络。
图4 DEGs和DAM之间的相互作用网络与R基因相关 (A)正调控网络。(B)负调控网络
我们利用qRT-PCR对随机选取的10个DEGs进行验证，验证结果与RNA-Seq结果中的表达模式一致，qRT-PCR实验和RNA-Seq结果的Pearson相关系数为0.78。这些结果证实了转录组测序在研究中的可靠性。
结论与意义
参考文献
凌恩生物
十多年来专注代谢组与转录组等多组学联合研究，以尖端技术整合多组学数据，精确定位关键代谢途径，深度解析生命现象背后机制。我们致力于为科研用户提供全方位、高水准的服务，期待与您携手，共同探索生命科学的无限可能。
