本文選題：小麥條銹病 + 條形柄銹菌　； 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：小麥條銹病是由條形柄銹菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)侵染的一種真菌病害,在全世界小麥種植區(qū)域均有不同程度發(fā)生。我國小麥條銹病發(fā)生面積達大、危害嚴(yán)重,成為影響小麥生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。然而,由于小麥條銹菌是專性寄生菌,通過吸器吸收營養(yǎng),長期以來,人們對吸器的轉(zhuǎn)錄組與吸器的功能研究很少,限制了對該病害防控技術(shù)的深入系統(tǒng)研究。因此,從轉(zhuǎn)錄組水平上全面系統(tǒng)了解小麥條銹菌互作的基因表達特征,克隆抗條銹相關(guān)基因并利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)分析其功能,為闡明小麥與條銹菌互作的分子機理奠定基礎(chǔ)。因而,本論文擬在前期完成的條銹菌基因組測序基礎(chǔ)上,分析條銹菌感染小麥時小麥條銹吸器的轉(zhuǎn)錄組,預(yù)測候選效應(yīng)蛋白(effector candidates),研究效應(yīng)蛋白PSTha5a23的功能。主要研究結(jié)果如下:1.本實驗通過采用條銹菌CYR32感染的小麥葉片勻漿經(jīng)用20μm尼龍濾膜過濾后,分離得到的吸器,分離得到吸器的純度62%,提取得到的吸器RNA濃度為83ng/μL。2.采用Seolxa RNA-seq測序技術(shù)對小麥條銹菌吸器轉(zhuǎn)錄組測序,得到了13211個基因,其中,新發(fā)現(xiàn)特異性吸器轉(zhuǎn)錄組(Gene expression)序列1547條。3.條銹菌unigene的GO注釋分類結(jié)果表明,共有883條unigene被注釋到生物學(xué)過程(biological process)、細胞組分(cellular component)和分子功能(molecular function)3類中。其中,293條unigene歸入生物學(xué)過程,85條unigene歸入細胞組分,491條unigene歸入分子功能。4.將條銹菌unigene序列映射到KEGG數(shù)據(jù)庫的參考代謝通路(pathway)中,共有1489條unigene被注釋,涉及20個代謝通路,其中有16條不重復(fù)代謝通路。5.Signal P和TMHMM分析,得到參與跨膜運輸?shù)男禄?1個,利用PredGPI在線分析程序?qū)崿F(xiàn)蛋白質(zhì)錨定修飾的預(yù)測,得到49個新效應(yīng)蛋白基因,為研究小麥條銹菌吸器與小麥互作的分子機理提供了新的基因。6.效應(yīng)蛋白基因經(jīng)過生物學(xué)試驗篩選得到PSTha5a23基因抑制小麥的免疫反應(yīng)。PSTha5a23基因是小麥條銹菌特有的基因,該基因在小麥條銹菌種內(nèi)比較保守。它的N端有信號肽序列,定位在細胞質(zhì)。在本氏煙中過表達PSTha5a23基因可抑制Bax、PAMP-INF1、MKK1和NPK1誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)。PSTha5a23基因過表達也能抑制小麥的PTI反應(yīng)。沉默PSTha5a23基因?qū)π←湕l銹菌的致病表型影響不大,但是過表達PSTha5a23基因可增強小麥條銹菌的致病力。這些研究結(jié)果表明PSTha5a23是小麥條銹菌分泌的一個重要的抑制小麥免疫反應(yīng)的抑制子。
[Abstract]:Wheat stripe rust is a fungal disease infected by Puccinia striiformis f. Sp. Triticizer, which occurs in different degrees in wheat planting areas all over the world. Stripe rust of wheat in China is a key factor affecting the sustainable development of wheat production due to its large area and serious damage. However, because wheat stripe rust is a specific parasite and absorbs nutrients through the suction apparatus, for a long time, there has been little research on the transcriptome and the function of the suction organ, which limits the in-depth and systematic study on the disease prevention and control technology. Therefore, the gene expression characteristics of wheat stripe rust interaction were comprehensively and systematically understood at the transcriptional level, and the genes related to stripe rust resistance were cloned and their functions were analyzed by virus-induced gene silencing. It provides a basis for elucidating the molecular mechanism of wheat interaction with stripe rust. Therefore, on the basis of genome sequencing of stripe rust, this paper analyzed the transcriptional set of wheat stripe rust absorber when stripe rust was infected with wheat, predicted the candidate effector and studied the function of the effector PSTha5a23. The main results are as follows: 1. In this experiment, wheat leaf homogenate infected by CYR32 was filtrated with 20 渭 m nylon membrane, and the purity of the absorber was 62%. The concentration of RNA extracted was 83ng/ 渭 L. 2. A total of 13211 genes were obtained by Seolxa RNA-seq sequencing of wheat stripe rust sequencers. Among them, 1547 specific hauster-transcriptional gene expression sequences were found. The results of go annotation classification of unigene showed that a total of 883 unigene were annotated into biological process, cellular component and molecular functional molecular function)3. Among them, 293 unigene were classified into biological process, 85 unigene were classified into cellular component, 491 unigene were classified as molecular function. The unigene sequence of Rust was mapped to the reference metabolic pathway in KEGG database. A total of 1489 unigene were annotated, involving 20 metabolic pathways. Among them, 16 non-repeated metabolic pathways. 5. Signal P and TMHMM analysis revealed 51 new genes involved in transmembrane transport. The prediction of protein anchoring modification was realized by PredGPI online analysis program, and 49 new effector protein genes were obtained, which provided a new gene .6for studying the molecular mechanism of the interaction between wheat stripe rust haustener and wheat. The effector protein gene was screened out by biological experiment. The PSTha5a23 gene inhibited the immune response of wheat. PSTha5a23 gene was unique to wheat stripe rust, which was conserved in wheat stripe rust species. Its N-terminal signal peptide sequence, located in the cytoplasm. Overexpression of PSTha5a23 gene in the tobacco could inhibit the overexpression of Baxo PAMP-INF1 MKK1 and NPK1. PSTha5a23 gene overexpression could also inhibit the PTI response of wheat. Silencing PSTha5a23 gene had little effect on the pathogenic phenotype of wheat stripe rust, but overexpression of PSTha5a23 gene could enhance the pathogenicity of wheat stripe rust. These results suggest that PSTha5a23 is an important inhibitor of wheat immune response secreted by wheat stripe rust.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S435.121.42

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本文編號：1942602