黄萎病(Verticillium wilt)是由大丽轮枝菌metastatic infection foci(Verticillium dahliae)感染导致的,是限制棉花生产的最具破坏性的生物因素之一。棉花对黄萎病防御反应的机制细节尚不清楚。本研究利用转录组和代谢组联合分析方法,揭示棉花对大丽LGK-974半抑制浓度轮枝菌的防御反应。大丽轮枝菌是一种土传性的真菌病害。绿色荧光蛋白(GFP)是一种能够发出荧光的蛋白,利用GFP标记的病原菌能够观察其在植物中的定殖情况。在本研究中,利用GFP标记的大丽轮枝菌菌株V592-GFP侵染棉花根部,结果表明在侵染0和12小时,没有看见绿色荧光;在24小时,能够看见微弱的绿色荧光;在48小时,能够看见绿色荧光信号增强;在96小时,能够看见菌丝发出的绿色荧光;在28天,能够看见绿色荧光充满整个根部。研究结果表明,48小时是大丽轮枝菌侵染棉花的关键时期。病原菌入侵植物后,植物自身发生一系列反应抵病原菌的入侵。转录组和代谢组能够从整体水平了解植物与病原菌的相互作用。在本研究中,转录组研究发现在接种24小时的棉花根中鉴定了1523个差异表达基因,在接种48小时的棉花根中鉴定了8270个差异表达基因;代谢组研究发现在接种48小时的棉花根中有78种差异代谢物。联合分析发现,苯丙烷生物合成、色氨酸代谢、类黄酮生物合成、异黄酮生物合成等通路被显著富集。重要通路分析发现,在苯丙烷生物合成通路中有42个差异表达基因和5个差异代谢物,在类黄酮生物合成通路中有14个差异表达基因和3个差异代谢物。植物可以通过合成代谢物抑制病原菌的生长或者杀死病原菌进而抵抗病原菌入侵。本研究利用苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成通路中相关的上调差异代谢物进行体外抗菌实验,发现苯丙烷生物合成通路中的咖啡酸、松柏醇、松柏苷、东莨菪内酯和东莨菪苷等代谢物,能明显抑制大丽轮枝菌的生长,但类黄酮生物合成通路中的香橙素、圣草酚和柚皮素等代谢物抑制效果不佳,抑制效果低于苯丙烷生物合成的代谢物。综上所述,本研究通过GFP标记的大丽轮枝菌定殖观察实验,确定了48小时是大丽轮枝菌入侵的关键时期;通过转录组和代谢组的联合分析,揭示了苯丙烷生物合成、色氨酸代谢、类黄酮生物合成、异黄酮生物合成等通路在大丽轮枝菌侵染过程中发生改变;通过苯丙烷和类黄酮生物合成两个通路的相关代谢物的体外抗菌实验,明确了苯丙烷生物合成是棉花抵抗selleck产品大丽轮枝菌入侵的关键通路。这些研究结果增加了棉花对大丽轮枝菌防御反应的理解,有助于棉花黄萎病的防治工作。