【摘要】：棉花是世界上極其重要的油料作物和纖維作物。在整個生長周期中,棉花會遭受各種各樣昆蟲的為害,嚴(yán)重影響棉花的品質(zhì)和產(chǎn)量。在棉花和昆蟲長期的博弈中,棉花形成了復(fù)雜的防御體系來應(yīng)對昆蟲的襲擊。昆蟲取食植物時,植物會產(chǎn)生傷口(Wounds),同時植物也可以感知昆蟲口腔分泌物(OS),進而產(chǎn)生防御響應(yīng)。本研究中,對棉花進行機械損傷后,在機械傷口處滴加昆蟲口腔分泌物(W+OS)和水(W+W),比較在OS是否存在的情況下,植物轉(zhuǎn)錄水平上的差異,來探究OS在植物響應(yīng)昆蟲中的作用。從轉(zhuǎn)錄組獲得的差異表達基因中選取9個,利用CRISPR-Cas9技術(shù)進行基因敲除,且對其中的LOX基因進行基因家族進化分析,本研究主要結(jié)果如下:1.對發(fā)生機械損傷和昆蟲口腔分泌物處理的棉花進行比較轉(zhuǎn)錄組分析對轉(zhuǎn)錄組測序得到的reads進行過濾、拼接、組裝和樣品間基因差異表達分析。在這兩種口腔分泌物處理的樣品中,下調(diào)表達的基因數(shù)量均多于上調(diào)表達的基因數(shù)量。GO(Gene Ontology)富集分析中,差異表達基因主要富集于“酶的催化活性”、“轉(zhuǎn)運蛋白”、“轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子”和“對刺激的響應(yīng)”等類別。W+OS和W+W處理的樣品中,茉莉酸(JA)和茉莉酸-異亮氨酸(JA-Ile)的含量隨著時間的推移均升高,但是W+OS處理的植物中,JA和JA-Ile含量比W+W高1倍多。兩種口腔分泌物處理的共同差異基因主要富集在“倍半萜和三萜生物合成”、“苯丙烷代謝”和“類黃酮生物合成”等抗蟲代謝路徑。這些結(jié)果意味著,由于鱗翅目昆蟲口腔分泌物的存在,棉花調(diào)整體內(nèi)基因的表達,以應(yīng)對昆蟲的繼續(xù)危害,并且印證了口腔分泌物在棉花-昆蟲互作中起著重要的作用。2.基因的遺傳轉(zhuǎn)化和LOX基因家族的全基因組鑒定和進化分析由棉花與鱗翅目昆蟲互作的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),篩選到LOX(脂氧合酶)、PAL(苯丙氨酸解氨酶)、Gols(肌醇半乳糖苷合成酶)和MIPS(肌醇-1-磷酸合酶)等9個差異表達基因,利用CRISPR-Cas9技術(shù)進行基因敲除。通過全基因組分析,在四個已測序的棉種雷蒙德氏棉、亞洲棉、陸地棉和海島棉中分別鑒定了18、13、23和28個LOX基因。系統(tǒng)進化分析將LOX基因家族基因分為三個亞組,9-LOX,I類13-LOX和II類13-LOX。在同一個亞組內(nèi),LOX基因結(jié)構(gòu)相似。陸地棉中的23個LOX基因,隨機的分布在14條染色體上。這些生物信息分析結(jié)果為今后棉花LOX基因的功能研究奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

5圖 1.1 昆蟲取食后的早期信號路徑 （Wu et al 2011）Fig.1.1 Early signaling events in herbivore-attacked plants (Wu et al 2011）1.2.3 激素信號響應(yīng)昆蟲取食植物后，會誘導(dǎo)植物體內(nèi)防御相關(guān)基因的表達，刺激體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物合成，，茉莉酸（JA）和水楊酸（SA）作為次生代謝產(chǎn)物合成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在抵抗害蟲入侵的過程中起著重要作用（Lawo 2009, Schuman and Baldwin 2015）。茉莉酸是一種廣泛存在于高等植物體內(nèi)的植物激素，它參與植物生物脅迫和非生物脅迫，誘導(dǎo)一系列相關(guān)基因的表達。茉莉酸是通過植物體內(nèi)的十八碳烷酸途徑

圖 2.1 昆蟲口腔分泌物的收集和植物的處理（A）蟲子生長在含有飼料的盒子里；（B）蟲子生長在棉花葉片上；（C）收集口腔分泌物；（D）口腔分泌物；（E）劃布輪制造機械傷口；（F）傷口處滴加口腔分泌物Fig.2.1 The collection of oral secretion and the treatments of the cotton leaves.(A) Insects grow on a box containing artificial feed. (B)Insects grow feed on cotton leaves. (C)Collection of oralsecretion. (D)Oral secretion stored in a tube. (E)Generation of the mechanical wounds by rolling a pattern wheel on aleave. (F)Adding the oral secretion on the wounds.2.2.2 RNA 的提取與測序（1）RNA 的提�。簩⑷〉玫臉悠酚靡旱谘欣徶心コ煞勰�，采用傳統(tǒng)方法進行提取。RNA 粗提：
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S435.62

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本文編號：2652946