【摘要】：水稻黃單胞菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起的白葉枯病(Bacterial blight,BB)對全球大部分水稻來說都是一種毀滅性病害。Xoo通過向水稻宿主細(xì)胞中注入轉(zhuǎn)錄激活樣效應(yīng)子TALE蛋白來傳播病害。在42個水稻白葉枯病抗病基因中,Xa23是一個執(zhí)行性抗病基因,其對所有檢測的Xoo流行小種都具有廣譜抗性。為了研究白葉枯病抗病和感病材料之間基因表達的差異,在抗病材料CBB23和感病材料JG30的葉片上接種了水稻黃單胞菌的不同菌株P(guān)XO99~A、P99M和PH。其中PXO99~A是野生型致病菌;P99M2是敲除PXO99~A中avrXa23后的突變菌株;PH是敲除PXO99~A中所有TALE后的突變菌株。1.本研究利用RNA-Seq技術(shù)比較了兩個近等基因系(NILs)材料CBB23(含有Xa23)和JG30(不含有Xa23)在注射Xoo菌株P(guān)XO99~A前后的轉(zhuǎn)錄組學(xué)水平差異。利用高通量測序技術(shù),在CBB23和JG30之間共鑒定出1645個在不同時間點差異表達的基因(DEGs)。通過基因本體(GO)分析,這些DEGs可歸類為生物學(xué)過程、分子功能和細(xì)胞組分三類。KEGG分析將這些DEGs劃分為不同的通路,其中苯丙素類的生物合成通路是最突出的,其次是植物激素的生物合成、黃酮類的生物合成和糖酵解及糖異生過程。進一步分析還鑒定出了在CBB23和JG30之間差異表達的轉(zhuǎn)錄因子(TFs)和激酶應(yīng)答基因。除了轉(zhuǎn)錄因子和激酶應(yīng)答基因外,在注射PXO99~A后,在兩種基因型中也存在和乙烯、茉莉酸、次生代謝物有關(guān)的DEGs。這些DEGs數(shù)據(jù)對于將來應(yīng)對Xoo威脅的育種方案來說具有重要價值。2.通過對水稻材料CBB23的葉片注射野生型Xoo菌株P(guān)XO99~A和其突變體P99M2,來鑒定不同處理后的DEGs。在注射接菌后12、24、36和48小時,RNA-Seq分析共檢索到了1235個DEGs(p-value≤0.05)。GO分析從功能上將這些DEGs劃分為生物學(xué)過程、細(xì)胞組分和分子功能三類。KEGG通路分析將這些DEGs劃分為11個不同的通路,其中核糖體循環(huán)通路最為主要�；蚬脖磉_網(wǎng)絡(luò)分析還鑒定出了可能與抗PXO99~A有關(guān)的TFs簇群。此外,本實驗還篩選出了67個差異表達的TFs和26個過氧化物酶應(yīng)答基因,他們可能在水稻抗病機制中發(fā)揮功能。同時,也鑒定出了涉及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制、細(xì)胞壁和植物激素等宿主-病原菌互作過程中的DEGs。這些數(shù)據(jù)對研究人員來說在鑒定抗Xoo相關(guān)的候選基因時是很有價值的資源。3.通過對水稻材料JG30葉片注射PXO99A及其突變體PH(不含任何TALE),來篩查水稻感病性相關(guān)的DEGs。RNA-Seq數(shù)據(jù)分析顯示,在注射后12、24、36和48小時共有1143個基因有明顯的差異表達(p-value≤0.05)。通過實時定量PCR(qRT-PCR)對隨機選擇的8個基因進行檢測,結(jié)果顯示其表達模式與RNA-Seq數(shù)據(jù)一致。KEGG通路分析將這些DEGs劃分為光合作用和苯丙素類生物合成這兩個通路。此外,還鑒定出43個屬于不同家族的差異表達TFs。同時,也篩選出了與激酶和過氧化物酶應(yīng)答基因相關(guān)的DEGs簇群。MapMan通路分析顯示,在注射PXO99A后生物脅迫和新陳代謝通路中的基因表達水平要高于注射PH。本研究對于研究人員來說,在發(fā)掘水稻對PXO99A侵染感病相關(guān)基因的潛在功能中有重要意義。在本研究中通過轉(zhuǎn)錄組測序,獲得了不同時間段的DEGs。利用GO和KEGG途徑分析可以預(yù)測不同途徑中特定的DEGs的功能。這些研究結(jié)果有助于研究人員通過DEGs的功能分析來揭示水稻抗感白葉枯病的深層機理。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S435.111.47

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本文編號：2629324