【摘要】：蘋果(Malus domestica Barkh)在世界范圍內(nèi)廣泛種植,近年來蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成為我國農(nóng)民脫貧致富和鄉(xiāng)村振興的一大助力,在我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中占據(jù)著重要地位。然而,由活體專性寄生的白叉絲單囊殼真菌(Podosphaera leucotricha)引發(fā)的白粉病是蘋果生產(chǎn)中最常見的病害之一,給蘋果的生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟損失。目前,蘋果抗白粉病的分子機制還未完全明晰,蘋果抗白粉病基因還需要繼續(xù)挖掘鑒定。鑒于此,本研究以探索蘋果響應(yīng)白粉病的機理為目的,選取了本課題組新培育感病蘋果品種‘瑞陽’為試驗材料,通過二代測序技術(shù),開展對白粉病不同侵染時期蘋果葉片的轉(zhuǎn)錄組分析,系統(tǒng)性地研究不同侵染時期的差異表達基因(DEGs)及其相關(guān)代謝通路,并測定感病葉片的抗氧化酶活性變化以及脯氨酸、丙二醛、可溶性糖以及葉綠素含量的變化,通過臺盼藍、DAB、NBT染色對感病葉片進行組織形態(tài)觀察,獲得的主要研究結(jié)果如下:1、以感病蘋果‘瑞陽’為試材,設(shè)置4個不同的蘋果白粉菌接種時間,分別為0 h、12 h、24 h、48 h及對應(yīng)時間的清水處理為對照,每個時間點樣品混合池進行轉(zhuǎn)錄組測序。測序共得到高質(zhì)量的214.16 Gb Clean Data,每份材料與參考蘋果基因組的比對率均在80%左右。將表達倍數(shù)FC≥2且錯配率FDR≤0.05的基因篩選出來,最終共獲得1159個差異表達基因。對篩選到的所有差異表達基因進行GO功能注釋,發(fā)現(xiàn)參與代謝過程、細胞過程、催化活性、生物調(diào)控和對刺激的響應(yīng)的差異基因數(shù)量最多。2、對差異表達基因參與的代謝通路進行了富集性分析,結(jié)果顯示,蘋果在受到白粉病侵染過程中差異表達基因富集程度最高的代謝通路是植物激素信號轉(zhuǎn)導途徑,其次是植物病原菌互作通路和苯丙氨酸代謝通路。通過對5個植物激素相關(guān)的信號通路及植物真菌互作通路上的差異基因表達模式分析,篩選出這些通路上編碼關(guān)鍵元件的差異表達基因作為蘋果抗白粉病的候選基因。對所有差異表達基因進行分析,共獲得136個轉(zhuǎn)錄因子和46個轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子,含有最多差異表達基因的轉(zhuǎn)錄因子家族依次為AP2/ERF、NAC、MYB和WRKY。通過qPT PCR對油菜素內(nèi)酯激素通路上的4個差異表達基因和植物真菌互作通路上的8個差異表達基因的表達水平進行定量驗證,結(jié)果顯示,熒光定量中基因的表達水平變化趨勢和轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果中差異基因的表達水平變化趨勢基本一致。3、采集被白粉菌侵染0、1、3、5、7、10 d的蘋果葉片鮮樣,進行組織化學觀察,臺盼藍、DAB、NBT染色試驗發(fā)現(xiàn),被侵染的植株中死細胞、過氧化氫和活性氧不斷積累;對比各項指標對病原菌的響應(yīng)情況,對蘋果葉片中的脯氨酸、葉綠素、可溶性糖和丙二醛含量,以及抗氧化酶(POD、SOD、CAT)和β-1,3-葡聚糖酶活性的進行了測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn),被侵染的植株中脯氨酸和丙二醛的含量增加,相關(guān)酶活性增強,葉綠素含量下降,可溶性糖含量穩(wěn)定上升至最高水平后急劇下降。這體現(xiàn)了蘋果葉片對活體寄生菌顯著增強的抗性。通過對相關(guān)基因進行表達分析,得出基因表達情況與相對應(yīng)的生理指標變化情況相符。4、結(jié)合前人研究基礎(chǔ)和本研究,繪制了一個蘋果葉片在防御白粉病侵染時可能存在的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖。這個過程可以分為四個階段:信號轉(zhuǎn)導、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、下游功能蛋白質(zhì)的合成和相關(guān)代謝物的產(chǎn)生,植物的某些生理指標也發(fā)生了相應(yīng)的改變,蘋果葉片對白粉病的抗性增強。
【圖文】：

西北農(nóng)林科技大學碩士學位論文 4b）; 第三，通過感測效應(yīng)子介導的宿主毒力靶標的改變，如 PRR 的胞質(zhì)結(jié)Koeck et al. 2011)（步驟 4 c）。尚不清楚這些激活模式中的每一種是否通過相子機制進行，也不清楚每種激活模式如何或在何處導致 NLR 依賴性效應(yīng)子觸（ETI）。

西北農(nóng)林科技大學碩士學位論文 3.2 蘋果白粉病相關(guān)差異表達基因的鑒定分析3.2.1 不同接種時間的差異基因分析為了研究蘋果葉片不同時間點接病與對照葉片之間的差異表達情況，用 FPKM 值來表示基因的原始表達量，通過 DESeq 軟件處理和FDR篩選獲得修正 P  value 值。最終將 P 值 ＜ 0.05，和對照之間表達倍數(shù) FC ≥ 2 的基因作為差異表達基因(Andersand Huber 2010)。為了了解基因在處理和對照樣品之間的表達情況和差異情況的整體分布情況，本研究做了差異表達 MA 圖（圖 3-2），從圖中可以看出侵染后 12 h 上調(diào)和下調(diào)的基因最多，且基因的表達水平較高，，表達差異倍數(shù)較大，。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S436.611.14

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本文編號：2696915