辣椒疫霉轉(zhuǎn)錄組及效應(yīng)分子的生物信息學研究.pdf

1、卵菌(Oomycete)是一類與真菌在形態(tài)上相似，但親緣關(guān)系甚遠的一類真核生物。疫霉屬（Phytophthora）作為其中非常重要的一類病原卵菌，能夠在全世界范圍內(nèi)對經(jīng)濟作物和裝飾作物等不同植物造成巨大的經(jīng)濟損失。從植物病理學誕生以來，對疫霉的研究就從未間斷。進入21世紀基因組時代，多種重要疫霉的全基因組測序陸續(xù)完成，加上轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的不斷完善與普及，使得疫霉的研究跨入了一個全新的階段，由此也促進了疫霉生物信息學研究的快速發(fā)展。通過生

2、物信息學對海量基因組、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行的探索和挖掘，能夠為傳統(tǒng)的實驗研究提供更加準確的基因預測、篩選，為疫霉的致病機理分析指明方向，也為在組學上對疫霉進行整體的研究分析提供了可能，從而能夠極大得提高疫霉功能基因組學的研究效率。
　　要研究疫霉的病害防治，關(guān)鍵是要清楚疫霉與植物之間的互作機制。目前，疫霉與植物互作的模型已經(jīng)建立，并且在疫霉中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個基因家族，在互作過程中扮演了重要角色，比如水解酶、毒素等，被通稱為效應(yīng)分子。這些家

3、族中的成員通過相互協(xié)作，幫助病原物自身適應(yīng)寄主植物體內(nèi)環(huán)境，從寄主體內(nèi)獲取營養(yǎng)，進而促進病原物的侵染。而其中許多效應(yīng)分子也在疫霉與寄主植物的協(xié)同進化過程中，參與了“軍備競賽”。近年來發(fā)現(xiàn)疫霉中存在一個龐大的名為RxLR的效應(yīng)分子家族，其成員都包含一個RxLR-dEER的保守序列元件，該序列元件能夠介導效應(yīng)分子進入寄主細胞內(nèi)部，從而發(fā)揮功能。一些效應(yīng)分子能夠被寄主識別并誘導抗病反應(yīng)，被稱為無毒基因，阻礙病原物的侵染。掌握這些效應(yīng)分子在致病

4、過程中的功能，將有助于對植物中抗病基因的挖掘以及篩選，進而為抗病育種提供依據(jù)。
　　主要內(nèi)容包括:
　　1.辣椒痰霉轉(zhuǎn)錄組測序分析.通過對辣椒疫霉Pc35菌株非侵染階段（菌絲、孢子囊、游動孢子、休止孢、休止孢萌發(fā)五個階段）、侵染前期（侵染擬南芥葉片后1小時到4小時）以及侵染后期（侵染擬南芥葉片后8小時到48小時）三個mRNA樣品進行轉(zhuǎn)錄組測序，并利用得到的測序結(jié)果，在辣椒疫霉參考基因組中發(fā)現(xiàn)954個新基因;識別辣椒疫霉中存在

5、的多種可變剪接方式，同時進一步估計了可變剪切對蛋白本身可能產(chǎn)生的影響;估計辣椒疫霉中基因的表達量;分析在轉(zhuǎn)錄組測序菌株以及基因組測序菌株之間可能存在的效應(yīng)分子多態(tài)性。
　　2.辣椒疫霉中elicitin的生物信息學分析.對辣椒疫霉中的elicitin進行鑒定，根據(jù)序列及結(jié)構(gòu)特征劃分為elicitin及elicitin-like，并且將其與之前報道過的其他疫霉中的elicitin進行比較，尋找辣椒疫霉中elicitin的特點。其次根

6、據(jù)elicitin的進化特征，發(fā)現(xiàn)了elicitin在不同卵菌中經(jīng)歷著基因獲得和丟失。此外還根據(jù)轉(zhuǎn)錄組的表達量預測數(shù)值，發(fā)現(xiàn)辣椒疫霉中elicitin與此前報道的相同，在侵染過程中起到重要作用，而elicitin-like在侵染過程中則可能扮演了多種不同的角色。
　　3.大豆疫霉中PI3K基因的鑒定。通過blast以及蛋白功能域預測等方法，在大豆疫霉中鑒定出5個PI3K基因，分別歸屬于classⅠ和classⅢ。比較發(fā)現(xiàn)，這些PI