水稻響應(yīng)紋枯病菌侵染的轉(zhuǎn)錄組分析與離體葉片抗紋枯病接種方法的研究.pdf

1、水稻(Oryza sativa)是世界最主要糧食作物。而由立枯絲核菌(Rhizoctoniasolani)引起的水稻紋枯病，是水稻三大病害之一，嚴重影響著水稻生產(chǎn)。因此，培育抗紋枯病水稻品種是保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要途徑。水稻對紋枯病的抗性屬于典型的數(shù)量性狀。迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)高抗或免疫的主基因抗病水稻材料，開展抗紋枯病育種研究難度較大。本研究以受紋枯病菌株YN-7侵染的水稻品種泰粳394為材料，通過對被侵染的水稻材料進行轉(zhuǎn)錄組分析，篩選

2、獲得了響應(yīng)紋枯病菌侵染的水稻差異表達基因。此外，為了提高水稻紋枯病抗性的研究效率和滿足抗紋枯病種質(zhì)材料大規(guī)模篩選的需要，我們通過優(yōu)化接種條件，改進了現(xiàn)有水稻離體葉片抗紋枯病接種方法。主要研究結(jié)果為:
　　(1)分別從接種紋枯病菌株YN-7后10h和20 h的水稻品種泰粳394，以及相對應(yīng)時間點的未接種材料提取水稻RNA，運用RNA-Seq技術(shù)，進行轉(zhuǎn)錄組分析。對每個接種時間點以及每種處理條件，設(shè)置兩次生物學重復(fù)。共獲得968344

3、8條高質(zhì)量Clean Reads。通過比對水稻參考基因組序列，發(fā)現(xiàn)能夠匹配到基因上的Reads數(shù)占各文庫Clean Reads比例在70.63％-90.17％之間。其中，唯一位點匹配和多位點匹配的Clean Reads占各文庫的比例分別分布在67.31％-85.27％和3.32％-5.10％。對測序數(shù)據(jù)進行組間關(guān)聯(lián)性分析，發(fā)現(xiàn)在P≤0.05條件下，10h對照組、10h處理組、20 h對照組和20 h處理組的生物學重復(fù)組間相關(guān)性依次為0.

4、96、0.97、0.96和0.99，表明RNA-Seq測序數(shù)據(jù)的重復(fù)性強、可信度高。
　　(2)通過RPKM法計算基因表達量，在上述8個文庫中總共檢測到34496個水稻基因表達。利用NOIseq方法篩選差異表達基因(DEG)，與對照組比較，發(fā)現(xiàn)在接菌10 h和20 h后共計鑒定出361個DEGs。對上述361個DEGs進行了GO聚類分析等，發(fā)現(xiàn)生物學過程、細胞位置和分子功能GO注釋的DEGs分別為136、205和170個。在水稻接

5、種紋枯病菌20 h后，多個PR1基因、編碼幾丁質(zhì)酶的相關(guān)基因、萜烯類化合物生物合成途徑相關(guān)基因和JA信號途徑相關(guān)基因被誘導(dǎo)，說明這些途徑或相關(guān)基因參與了泰粳394對紋枯病菌侵染的抵御反應(yīng)。
　　(3)為了提高水稻抗紋枯病種質(zhì)材料的篩選和研究效率，本研究還對水稻離體葉片抗紋枯病接種方法進行了改進。利用紋枯病菌株YN-7和MH12分別接種水稻品種YSBR1、Lemont和泰粳394。對水稻離體葉片接種的實驗條件進行了更精確的控制，并采