【摘要】：甘蔗是世界上重要的糖料作物和可再生能源作物之一,由于生長期長,很容易感染各種病害,其中甘蔗黃葉病是甘蔗生產中的最主要病害之一,該病是由甘蔗黃葉病毒(Sugarcane yellow leaf virus,SCYLV)引起,SCYLV屬于黃癥病毒科(Luteovirus)馬鈴薯卷葉病毒屬(Pelerovirus),田間植株發(fā)病率在10%-100%之間,能使蔗莖的產量降低20%-60%。本研究通過SCYLV侵染后抗病和感病甘蔗品種轉錄組差異分析,挖掘和抗性表達相關的差異表達基因,為解析甘蔗對黃葉病毒侵染的抗性機制,也為甘蔗抗黃葉病分子標記輔助育種和遺傳改良奠定基礎。主要結果和結論如下:1.本實驗采用高粱蚜為介體昆蟲,以抗病品種ROC24和感病品種CP72-1210為供試材料,研究兩個甘蔗品種在黃葉病毒侵染后轉錄組的差異表達情況。數據分析發(fā)現,在ROC24和CP72-1210轉錄組數據中分別得到112788和106303條非重復序列基因。在ROC24轉錄組數據中有938個基因差異表達,其中表達量上調的基因有522個,表達量下調的基因有416個;在CP72-1210數據中篩選到1980個差異表達基因,其中表達量上調的基因有1365個,表達量下調的有615個。2.將差異表達基因富集到GO數據中發(fā)現在兩組轉錄組中注釋最多的功能具有一致性:分子功能中,具有結合和催化活性功能的基因注釋最多;細胞組成中,細胞和細胞部分功能注釋最多;生物學過程中,細胞過程和代謝過程功能注釋最多。將差異基因富集到KEGG數據庫中,分別在ROC24和CP72-1210轉錄組數據中獲得79和155條KEGG代謝通路。進一步篩選發(fā)現病原與植物的互作通路、植物激素的信號傳導通路、蛋白激酶信號通路以及蛋白質在內質網的合成4條通路與抗病表達密切相關。3.通過對ROC24和CP72-1210兩組轉錄組數據進行比對發(fā)現:在ROC24轉錄組中有17個抗病基因表達差異顯著,包括1個蛋白激酶(CPK)、1個熱休克蛋白90(HSP90)、5個熱休克蛋白20(HSP20)、5個轉錄調節(jié)因子(WRKY)和5個病程相關基因非表達子(NPR1)基因。其中,WRKY基因表達量下調,HSP90、HSP20、CPK和NPR1的表達量上調。WRKY通過調控防御相關基因表達,提高植物防御能力;CPK通過超敏反應誘發(fā)細胞死亡抑制病毒傳播;HSP20與HSP90參與降解病毒蛋白質的合成過程;NPR1調控水楊酸合成,增強植物抗性。CP72-1210轉錄組中發(fā)現了2個感病有關基因,包括1個熱休克蛋白20和1個轉錄因子(MYC2)基因,MYC2調控茉莉酸的合成,減弱植物抗性。WRKY、HSP90、CPK和NPR1基因均不表達,但HSP20和MYC2基因的表達量下調。這些結果說明WRKY、CPK、HSP90、NPR1、HSP20和MYC2是甘蔗能否產生抗性的關鍵基因。4.轉錄因子差異表達分析,發(fā)現有21個轉錄因子家族總共116個基因發(fā)生了顯著表達,其中差異表達最高的為WRKY轉錄因子家族。將其與玉米的轉錄因子數據庫比對發(fā)現和抗性相關的3個WRKY分別對應轉錄因子ZEAMMB73_288216中的3個不同基因。5.采用實時熒光定量PCR驗證抗病性有關基因的表達。以ROC24和CP72-1210植株的cDNA為模板,定量PCR檢測結果顯示14個基因的表達與轉錄組數據一致,包括1個蛋白激酶(CPK)、1個熱休克蛋白90(HSP90)、5個熱休克蛋白20(HSP20)、4個轉錄因子(WRKY)和3個病程相關基因非表達子(NPR1)基因。這些基因主要是通過調控防御相關基因表達、影響植物抗病信號的產生、抑制病毒的合成和傳播3種方式達到增強或減弱植物抗性的目的。
【圖文】：

2.3.1 高粱蚜飼養(yǎng)高粱蚜通常以成蟲或若蚜的形式群居在高粱葉片背面，整個群落覆蓋葉片，通過刺吸高粱汁液的方式來獲取營養(yǎng)，獲取營養(yǎng)的同時在高粱莖葉放大量的蜜露。據研究表明，，無翅的孤雌胎生母蚜形態(tài)呈橢圓，觸角的長6 節(jié)，呈細長狀態(tài)，顏色為黃白色（圖 2-1 a）。蚜蟲的腹管呈圓筒形，顏褐色。蚜蟲尾部帶有中部稍粗，呈鈍器狀的圓錐形尾片（圖 2-1 b）62,63]。根據高粱蚜特征，選取甘蔗任一寄生有高粱蚜蟲的葉片，用已消毒的獲取一小部分葉子，置于錫箔紙中放入裝有液氮泡沫盒子中。經鑒定和家化之后飼養(yǎng)與無毒的甘蔗幼苗上，約 3h 之后，將新產出的子代幼蚜分別放部裝適量水的玻璃瓶中。子代幼蚜可分為兩組，一組采用帶有黃葉病毒的植株的葉片飼喂；另外一組用未攜帶黃葉病毒的甘蔗植株的葉片飼喂。兩代幼蚜均放于濕度 80%，20℃，光照時間 16 h 的培養(yǎng)箱內培養(yǎng)，飼養(yǎng)兩周利用 RT-PCR 檢測兩組蚜蟲的甘蔗黃葉病毒檢測。

3 結果3 結果量檢測A 公司的植物核糖核苷酸提取試劑盒和生工的和高粱蚜的 RNA。經 Nanodrop 檢測濃度都在值為 1.95-2.16，A260/A230 的比值為 2.00-2.23，糖電泳結果（圖 3-1）顯示 CP72-1210 和 ROC28s 和 28s 三條清晰的條帶，高粱蚜具有清晰的 樣品滿足后續(xù)反轉錄的要求，可用于后續(xù)實驗
【學位授予單位】：福建農林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S435.661

【參考文獻】

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本文編號：2639455