南方根結線蟲效應蛋白Misp12功能分析和淡紫紫孢菌寄生適應性的比較基因組研究.pdf

1、根結線蟲是一類重要的植物寄生線蟲，能寄生植物根部形成根結，造成作物減產(chǎn)。線蟲致病機理和生防菌殺蟲機制是植物線蟲學研究的兩個重要領域。對根結線蟲致病相關機理，如寄生相關基因特別是分泌效應蛋白等的研究，可以更好的了解根結線蟲寄生過程中相關基因的調(diào)控，篩選出新的靶標基因為開發(fā)新型防治線蟲藥劑提供參考依據(jù)。同時，對線蟲生防菌的寄生機理研究，有助于通過遺傳改造提高生防菌的效果。
　　本論文通過生物信息學方法挖掘了南方根結線蟲(Meloido

2、gyne incognita)效應蛋白Misp12并對其功能進行了驗證;通過基因組和轉(zhuǎn)錄組測序解析了線蟲卵寄生真菌淡紫紫孢菌(Purpureocillium lilacinum)卵寄生過程中的相關基因表達和對多種環(huán)境適應性的組學基礎。
　　根結線蟲在寄生取食植物根部時，分泌蛋白起著關鍵性的作用?，F(xiàn)階段的線蟲效應蛋白研究集中在早期寄生過程中，少有對后期寄生過程中的效應蛋白的研究。本文通過生物信息學預測得到南方根結線蟲效應子Misp1

3、2，然后進行克隆測序和表達動態(tài)分析，采用細胞定位和VIGS等試驗對其進行了功能驗證，研究發(fā)現(xiàn)Misp12基因基因長度為1202 bp，編碼149個氨基酸長度的蛋白質(zhì)，該基因在南方根結線蟲中高度保守，基因少有突變;編碼的蛋白由線蟲的背腹食道腺特異表達，且在線蟲成熟期即雌蟲時期有相當高的表達量;亞細胞定位表明ΔspMisp12-GFP融合蛋白定位在植物細胞質(zhì)中;VIGS沉默Misp12基因后根結數(shù)量、線蟲數(shù)量和產(chǎn)卵量都有減少，尤其是雌蟲數(shù)目

4、減少最多;沉默后對相關信號途徑的防御基因進行qRT-PCR，發(fā)現(xiàn)相對于對照組，沉默Misp12基因煙草植株防御基因都上調(diào)表達，而在煙草葉片上瞬時表達該基因能夠抑制由INF1引起的細胞程序性死亡，該過程中植物細胞的SA信號途徑基因會被抑制表達，說明該基因可能抑制了植物防御基因的表達。
　　作為一種能夠寄生線蟲卵的真菌，淡紫紫孢菌(Purpureocillium lilacinum)有很高的生防價值?，F(xiàn)在已有淡紫紫孢菌的生防制劑注冊面

5、市，但是該菌寄生線蟲卵的機制仍不明確。本文通過對Illumina測序的淡紫紫孢菌的基因組和寄生線蟲卵早期的轉(zhuǎn)錄組的比較分析發(fā)現(xiàn)淡紫紫孢菌與昆蟲病原真菌親緣關系近，尤其與冬蟲夏草的親緣關系最近，在74～94百萬年前出現(xiàn)物種分離;與來自印度的測序菌株全基因組比對分析表明36-1的基因組具有更多的序列重排及SNP;淡紫紫孢菌重復序列誘導點突變(RIP)機制較弱，在進化過程中經(jīng)受的選擇壓力較低;相對于其他真菌，淡紫紫孢菌富含絲氨酸蛋白酶、幾丁質(zhì)

6、降解酶類、膜轉(zhuǎn)運蛋白及信號轉(zhuǎn)導基因;對附著胞形成相關基因表達分析，發(fā)現(xiàn)有357個基因被鑒定為附著胞相關基因，并且在侵染過程中起作用，其中有27個基因具有4倍以上的表達量;轉(zhuǎn)錄組分析表明淡紫紫孢菌寄生線蟲的模式可能與綠僵菌屬真菌侵染昆蟲相一致，在侵染過程中可能會受到線蟲胚胎的氧化防御反應; GO富集分析發(fā)現(xiàn)上調(diào)的基因主要集中在氧化還原活性，核糖體結構成分，轉(zhuǎn)移酶活性以及膜轉(zhuǎn)運蛋白活性上，KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)上調(diào)表達基因主要集中在能量、氨基