向日葵響應(yīng)黃萎病菌侵染的轉(zhuǎn)錄組分析及抗病相關(guān)基因挖掘.pdf

1、向日葵(Helianthus annuus L.)是一種重要的油料作物和觀賞植物，也是一種潛在的能源植物。它是關(guān)系一些國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要生物資源。然而近年來，向日葵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展卻受到黃萎病的嚴(yán)重威脅。因此，了解向日葵和黃萎病菌的互作機(jī)制，發(fā)掘與向日葵黃萎病抗性相關(guān)的重要基因及生物學(xué)通路，對(duì)向日葵抗病育種工程具有重要意義。然而，由于抗病材料和遺傳信息的匱乏，使得針對(duì)向日葵抗黃萎病分子機(jī)制的研究進(jìn)展緩慢。
　　本文分析了向日葵抗病

2、材料S18和易感病材料P77在黃萎病菌誘導(dǎo)下的主要生理生化指標(biāo)響應(yīng)規(guī)律，并利用RNA-Seq技術(shù)，對(duì)經(jīng)黃萎病菌侵染不同時(shí)間的16個(gè)向日葵樣品進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組深度測(cè)序，并獲得了向日葵響應(yīng)黃萎病侵染的大量表達(dá)基因信息，并采用生物信息學(xué)分析方法，對(duì)向日葵與黃萎病病菌的互作機(jī)制進(jìn)行了深入研究。通過對(duì)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的比較分析，獲得大量差異表達(dá)基因（Differentially expressed genes，DEGs），通過對(duì)這些DEGs的GO信息注釋獲

3、得和抗性相關(guān)的基因;通過KEGG富集分析和基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)研究揭示向日葵響應(yīng)黃萎病菌侵染的分子機(jī)制。主要結(jié)果總結(jié)如下:
　　1、為了研究向日葵抗黃萎病的生理生化響應(yīng)機(jī)制，對(duì)S18和P77在黃萎病菌侵染在8個(gè)時(shí)間點(diǎn)(0h、6h、12h、24h、2d、3d、5d、10d)的生理生化指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果顯示:S18在多個(gè)處理時(shí)間點(diǎn)上的可溶性蛋白(Soluble protein)含量、POD和SOD活性高于P77，并且S18在4個(gè)處理點(diǎn)上的

4、MDA含量低于P77，說明在黃萎病侵染下，S18可通過多途徑來防御病原菌侵入并保護(hù)自身細(xì)胞免受傷害。
　　2、對(duì)16個(gè)向日葵RNA樣本轉(zhuǎn)錄組測(cè)序并利用生物信息學(xué)方法對(duì)測(cè)序原始Reads處理后得到110571個(gè)Unigenes;利用BLAST等軟件對(duì)所有Unigenes進(jìn)行功能注釋，52406個(gè)Unigenes被注釋到了GO功能庫的55個(gè)GO條目下，46676個(gè)Unigenes被注釋到128個(gè)KEGG代謝通路中，32215個(gè)Unig

5、enes被注釋25個(gè)COG直系同源基因數(shù)據(jù)庫中。
　　3、在RD，SD和D數(shù)據(jù)集中，通過對(duì)品種間共表達(dá)DEGS的GO信息分析，共獲得1231個(gè)與抗病相關(guān)的DEGs;通過品種間特異DEGs的GO信息分析，在S18和P77中分別獲得759和511個(gè)與抗病相關(guān)的DEGs。許多基因與多種抗性因子相關(guān)，如:過氧化物酶(POD)、谷胱甘肽過氧化物酶、水通道蛋白、幾丁質(zhì)等;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這些基因在植物和病原菌互作中起關(guān)鍵作用。
　　4、通

6、過KEGG分析，98個(gè)基因富集于植物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中;112個(gè)基因富集于植物-病原菌互作通路中;52個(gè)基因富集于類黃酮生物代謝通路中。在這些植物抗病相關(guān)KEGG通路中的許多節(jié)點(diǎn)因子活性與植物抗病性呈正相關(guān)關(guān)系，例如:CNGC、RBOH、MYC2、NPR1和TGA，其編碼基因在S18和P77中大多數(shù)均上調(diào)表達(dá)，它們的平均相對(duì)表達(dá)量在S18中較在P77中更高;還有一些節(jié)點(diǎn)因子活性與植物抗病性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，如: FLS2和JAZ;本研究中編碼F