轉(zhuǎn)錄組測序研究水分脅迫水稻對褐飛虱Nilaparvata lugens (St_l)基因表達的影響.pdf

1、褐飛虱,屬于r-對策昆蟲,單食性,只取食水稻和普通野生稻,是一種嚴重危害水稻的遷飛性害蟲。自上世紀60年代中期以來,由于南方水稻栽培制度的變化,北方大面積推廣、種植水稻,以及化學農(nóng)藥不合理使用等多種因素,褐飛虱種群呈現(xiàn)不斷暴發(fā)的趨勢。加之近百年來隨著全球氣候不斷變暖,降雨時空相應變化,洪澇旱災等異常天氣對褐飛虱爆發(fā)產(chǎn)生極重要影響,然而至今國內(nèi)外對水分脅迫影響褐飛虱的研究尚少。本實驗用24 h內(nèi)剛羽化的褐飛虱短翅雌成蟲取食經(jīng)15％濃度PE

2、G6000處理的和未經(jīng)處理的水稻,并用轉(zhuǎn)錄組測序的方法,研究褐飛虱受水分脅迫后基因的變化,用實時熒光定量PCR的方法對測序結(jié)果進行了驗證。具體結(jié)果如下:
　　1.轉(zhuǎn)錄組測序得到的差異表達基因
　　以FDR≤0.05且p-value≤0.05為閾值時,取食經(jīng)水分脅迫水稻后的褐飛虱,與對照組相比,得到的表達顯著性差異基因有23個,其中上調(diào)的有18個,下調(diào)的有5個;表達顯著性差異轉(zhuǎn)錄本有1331個,其中表達上調(diào)的有712個,表達下

3、調(diào)的有619個。以p-value≤0.05為閾值時,得到表達顯著性差異基因197個,其中上調(diào)的158個,下調(diào)的39個;表達顯著性差異轉(zhuǎn)錄本有2850個,其中上調(diào)的1555個,下調(diào)的1295個。
　　2. GO顯著性富集分析結(jié)果
　　顯著性富集GO terms共有45個,其中受水分脅迫后顯著上調(diào)的GO terms有38個,顯著下調(diào)的GO terms有42個。而代謝過程、單一生物過程、細胞、催化活性和結(jié)合等五個GO terms上

4、調(diào)的幅度較大;免疫系統(tǒng)、胞外區(qū)、細胞器、突觸、結(jié)構(gòu)分子活性和分子轉(zhuǎn)化器活性等六個GO terms下調(diào)的幅度較大。
　　3. Pathway顯著性富集分析結(jié)果
　　受水分脅迫的顯著性富集代謝通路一共有179條,涉及到的差異顯著性表達轉(zhuǎn)錄本共622個。差異表達基因排前21位的代謝通路有:剪接體、細胞周期、mRNA監(jiān)控通路、背腹軸的形成、磷酸酰肌醇信號系統(tǒng)、RNA降解、溶酶體、軸突導向、磷酸肌醇代謝、RNA轉(zhuǎn)運、長時程增強、氨酰-

5、tRNA合成、氧化磷酸化、內(nèi)吞作用、卵母細胞減數(shù)分裂、過氧化物酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)過程、真核生物核糖體生成、鈣信號轉(zhuǎn)導通路、氨基糖和核苷酸代謝與賴氨酸降解。而參與糖類、脂類、蛋白質(zhì)、取食和水分代謝有關(guān)的途徑有39條。
　　4.實時熒光定量PCR驗證結(jié)果
　　在隨機選取20個差異顯著性表達的基因進行檢測后,其中有16個基因的熒光定量PCR驗證結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組測序相一致,經(jīng)t測驗表明,轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果完全可信。在將褐飛虱取食水分脅迫

6、水稻24 h、48 h與72 h的樣本進行熒光定量PCR驗證后,取食72 h水分脅迫水稻的褐飛虱樣本定量驗證結(jié)果與24 h和48 h的差異較大,經(jīng)t測驗達極顯著水平,而24 h與48 h的樣本無顯著性差異。
　　綜上,通過對轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果的差異分析,本研究得到了在15%PEG水分脅迫條件下褐飛虱差異顯著性表達的基因23個,差異顯著性表達的轉(zhuǎn)錄本1331個,富集GO terms45個及富集通路179條;并經(jīng)實時熒光定量驗證表明轉(zhuǎn)錄組