發(fā)布時(shí)間：2020-05-07 12:06

【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(gè)生長(zhǎng)周期中,棉花會(huì)遭受各種各樣昆蟲(chóng)的為害,嚴(yán)重影響棉花的品質(zhì)和產(chǎn)量。在棉花和昆蟲(chóng)長(zhǎng)期的博弈中,棉花形成了復(fù)雜的防御體系來(lái)應(yīng)對(duì)昆蟲(chóng)的襲擊。昆蟲(chóng)取食植物時(shí),植物會(huì)產(chǎn)生傷口(Wounds),同時(shí)植物也可以感知昆蟲(chóng)口腔分泌物(OS),進(jìn)而產(chǎn)生防御響應(yīng)。本研究中,對(duì)棉花進(jìn)行機(jī)械損傷后,在機(jī)械傷口處滴加昆蟲(chóng)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(lái)探究OS在植物響應(yīng)昆蟲(chóng)中的作用。從轉(zhuǎn)錄組獲得的差異表達(dá)基因中選取9個(gè),利用CRISPR-Cas9技術(shù)進(jìn)行基因敲除,且對(duì)其中的LOX基因進(jìn)行基因家族進(jìn)化分析,本研究主要結(jié)果如下:1.對(duì)發(fā)生機(jī)械損傷和昆蟲(chóng)口腔分泌物處理的棉花進(jìn)行比較轉(zhuǎn)錄組分析對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序得到的reads進(jìn)行過(guò)濾、拼接、組裝和樣品間基因差異表達(dá)分析。在這兩種口腔分泌物處理的樣品中,下調(diào)表達(dá)的基因數(shù)量均多于上調(diào)表達(dá)的基因數(shù)量。GO(Gene Ontology)富集分析中,差異表達(dá)基因主要富集于“酶的催化活性”、“轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白”、“轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子”和“對(duì)刺激的響應(yīng)”等類(lèi)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(shí)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(lèi)黃酮生物合成”等抗蟲(chóng)代謝路徑。這些結(jié)果意味著,由于鱗翅目昆蟲(chóng)口腔分泌物的存在,棉花調(diào)整體內(nèi)基因的表達(dá),以應(yīng)對(duì)昆蟲(chóng)的繼續(xù)危害,并且印證了口腔分泌物在棉花-昆蟲(chóng)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(jìn)化分析由棉花與鱗翅目昆蟲(chóng)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(gè)差異表達(dá)基因,利用CRISPR-Cas9技術(shù)進(jìn)行基因敲除。通過(guò)全基因組分析,在四個(gè)已測(cè)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(gè)LOX基因。系統(tǒng)進(jìn)化分析將LOX基因家族基因分為三個(gè)亞組,9-LOX,I類(lèi)13-LOX和II類(lèi)13-LOX。在同一個(gè)亞組內(nèi),LOX基因結(jié)構(gòu)相似。陸地棉中的23個(gè)LOX基因,隨機(jī)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(chóng)取食后的早期信號(hào)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(hào)響應(yīng)昆蟲(chóng)取食植物后，會(huì)誘導(dǎo)植物體內(nèi)防御相關(guān)基因的表達(dá)，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(chóng)入侵的過(guò)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(dá)。茉莉酸是通過(guò)植物體內(nèi)的十八碳烷酸途徑

圖 2.1 昆蟲(chóng)口腔分泌物的收集和植物的處理（A）蟲(chóng)子生長(zhǎng)在含有飼料的盒子里；（B）蟲(chóng)子生長(zhǎng)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(jī)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(cè)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(jìn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S435.62

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本文編號(hào)：2652946