【摘要】：大白菜根腫病是一種世界性土傳病害,也是危害大白菜的主要病害之一。該病能引起植株生長(zhǎng)不良、萎蔫、矮化,產(chǎn)量和質(zhì)量均受損,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失;同時(shí)被根腫病菌污染的土壤長(zhǎng)期帶菌,嚴(yán)重威脅下一茬十字花科作物。目前已在全國(guó)17個(gè)省、市、自治區(qū)發(fā)生,由此可見,根腫病對(duì)大白菜等十字花科作物的可持續(xù)生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。本研究通過對(duì)抗、感根腫病大白菜近等基因系接種后Oh,12 h,72 h和96 h的根進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,深入研究大白菜在根腫菌脅迫下的基因表達(dá)動(dòng)態(tài)變化及高抗和高感品種之間基因表達(dá)的差異,全面分析參與大白菜與根腫菌互作過程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。通過分析,篩選出與抗根腫病密切相關(guān)的幾丁質(zhì)酶基因,對(duì)其家族成員進(jìn)行了鑒定,并對(duì)其組織特異性表達(dá)和在根腫菌脅迫及幾丁質(zhì)處理后的表達(dá)模式進(jìn)行了分析。本研究為深入研究大白菜與根腫菌的互作以及大白菜應(yīng)對(duì)根腫菌侵染的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:1.利用RNA-seq技術(shù)對(duì)大白菜高抗根腫病品種CR BJN3-2及其高感根腫病的近等基因系BJN3-2接種后Oh,12h,72h和96h的8份材料進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,通過序列的組裝、聚類,共獲得180,185,005條的reads,總堿基數(shù)為36.4Gb。2.抗感材料之間共檢測(cè)到3812個(gè)差異表達(dá)基因,接種后0h,12 h,72 h和接種后96 h差異表達(dá)基因的數(shù)量分別是2056、1597、1569和1452個(gè),其中上調(diào)表達(dá)的有987、587、670和574個(gè),下調(diào)表達(dá)的分別是1069、1010、899和878個(gè)。在取樣的4個(gè)時(shí)間點(diǎn)持續(xù)上調(diào)表達(dá)的有83個(gè),下調(diào)表達(dá)的321個(gè)。將所有差異基因與GO、KEGG和COG數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì),注釋到GO數(shù)據(jù)庫(kù)的有3355個(gè),注釋到COG的1034 個(gè),KEGG 788 個(gè)。3.模式識(shí)別受體(PRRs)可以識(shí)別病原菌的PAMPs并激發(fā)植物對(duì)病原菌的防御反應(yīng)。分析發(fā)現(xiàn),有23個(gè)差異表達(dá)的類受體激酶基因(receptor-like kinases,RLKs)。其中在CR BJN3-2中上調(diào)的有9個(gè),在BJN3-2中上調(diào)的有14個(gè)。4.NBS-LRR類抗病蛋白可特異的識(shí)別病原菌的效應(yīng)因子,在轉(zhuǎn)錄組基因差異表達(dá)分析中,發(fā)現(xiàn)16個(gè)含有NBS-LRR結(jié)構(gòu)域的抗病蛋白差異倍數(shù)在2倍以,其中14個(gè)在抗病材料CR BJN3-2中表現(xiàn)為上調(diào)表達(dá)。5.病程相關(guān)蛋白是植物響應(yīng)病原菌脅迫的特異性蛋白。接種根腫菌后共發(fā)現(xiàn)18個(gè)差異表達(dá)的病程相關(guān)蛋白,與BJN3-2相比,在CRBJN3-2中這些病程相關(guān)蛋白分別在接種后不同時(shí)期表現(xiàn)為上調(diào)表達(dá)。6.目前與抗病相關(guān)的植物激素途徑主要包括SA、JA和ET介異的三條信號(hào)途徑。本研究中共發(fā)現(xiàn)20個(gè)與SA、JA/ET信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的差異表達(dá)基因,包括3個(gè)與SA相關(guān)的基因、8個(gè)JA信號(hào)途徑相關(guān)基因以及9個(gè)ET信號(hào)途徑相關(guān)基因。接種后SA途徑在抗病材料中被誘導(dǎo),而JA/ET途徑受到抑制。7.根腫菌侵染會(huì)引起植物細(xì)胞異常增生和增大。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序共檢測(cè)到34個(gè)差異表達(dá)的細(xì)胞壁修飾基因,包括7個(gè)木葡聚糖水解/轉(zhuǎn)移酶(xyloglucan cndotransglucosylase/hydrolase),4 個(gè)果膠甲酯酶(pectin methylesterase),8 個(gè)阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan protein),11個(gè)擴(kuò)張蛋白(Expansin),4個(gè)纖維素合酶(Cellulosesynthase),在抗病品種只有11個(gè)基因上調(diào)表達(dá),其余23個(gè)均下調(diào)表達(dá)。8.本研究鑒定出大白菜基因組中33個(gè)幾丁質(zhì)酶家族成員,并對(duì)其進(jìn)行了染色體定位、基因結(jié)構(gòu)、保守結(jié)構(gòu)域、啟動(dòng)子順勢(shì)作用元件和系統(tǒng)進(jìn)化樹分析。大白菜兒丁質(zhì)酶基因共分為5大類,在染色體上分布不均勻,有8個(gè)基因在A01、A03和A05上發(fā)生了串聯(lián)復(fù)制;保守結(jié)構(gòu)域在各家族內(nèi)部成員之間比較保守;在幾丁質(zhì)酶基因家族成的啟動(dòng)了區(qū)域鑒定出15個(gè)與脅迫相關(guān)的順式作用元件,每個(gè)兒丁質(zhì)酶基因均含有1-7個(gè)脅迫相關(guān)順式作用元件。9.根腫菌脅迫下,14個(gè)幾丁質(zhì)酶基因表現(xiàn)出顯著差異。進(jìn)一步分析表明14個(gè)幾丁質(zhì)酶在兩個(gè)近等基因系中表達(dá)模式不同。感病材料BJN3-2中,幾丁質(zhì)酶基因在侵染后期(10-20 d)的表達(dá)量要高于侵染前期;而在抗病材料中,大多數(shù)兒丁質(zhì)酶基因的表達(dá)量在侵染前期(0.5-3 d)表達(dá)量較高。幾丁質(zhì)處理后,14個(gè)幾丁質(zhì)酶基因在兩個(gè)材料中均在處理早期有較高的表達(dá)水平,并且抗病材料中幾丁質(zhì)酶基因?qū)锥≠|(zhì)處理的響應(yīng)比感病材料迅速。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S436.341

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本文編號(hào)：2269397