【摘要】：水稻條紋病毒(Rice stripe virus,RSV)寄主范圍廣泛,能感染水稻、大麥、小麥和玉米等多種植物。RSV主要通過介體灰飛虱進(jìn)行傳播,并能在帶毒灰飛虱體內(nèi)進(jìn)行越冬,是水稻條紋葉枯病的病原。水稻條紋葉枯病發(fā)生時(shí),水稻葉片常出現(xiàn)黃綠色不間斷條紋,有時(shí)還會(huì)萎縮成枯心狀,發(fā)生嚴(yán)重褪綠并卷曲直到心葉枯死。本氏煙生長速度較快且易于栽培管理,能在室內(nèi)通過摩擦接種方式進(jìn)行RSV的穩(wěn)定接毒,它是研究植物與病原互作的重要模式植物。本課題通過對(duì)RSV接種10天的本氏煙葉片進(jìn)行了較為全面的系統(tǒng)生物學(xué)分析(包括轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、磷酸化蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)),在基于多組學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上對(duì)RSV侵染植物的致病機(jī)制進(jìn)行了積極有益的探索。主要研究結(jié)果如下:1、基于RNA-seq的差異轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究RSV的侵染總共引起本氏煙葉片內(nèi)560個(gè)基因在轉(zhuǎn)錄水平上發(fā)生了1.5倍以上的差異變化(p-value0.05),其中上調(diào)基因350個(gè),下調(diào)基因210個(gè)�；虮倔w分析(Gene ontology,GO)發(fā)現(xiàn)差異基因主要與大分子復(fù)合體、膜蛋白和細(xì)胞器蛋白相關(guān),并且具有分子連接功能。京都基因和基因組百科全書(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)注釋分析顯示RSV侵染顯著影響了本氏煙葉片卟啉與葉綠素代謝、光合作用和糖酵解三條代謝通路。通過設(shè)計(jì)特異引物,實(shí)時(shí)熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:17個(gè)驗(yàn)證基因中有14個(gè)差異基因定量結(jié)果與RNA-seq結(jié)果總體趨勢一致,兩者實(shí)驗(yàn)結(jié)果重現(xiàn)性良好。2、非標(biāo)記定量差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究經(jīng)過嚴(yán)格篩選,我們總共鑒定到感染RSV的本氏煙中有963個(gè)蛋白差異變化在1.5倍以上,其中249個(gè)蛋白在病毒侵染后消失,316個(gè)蛋白在病毒侵染后新表達(dá)。我們對(duì)這963個(gè)差異蛋白進(jìn)行了GO和KEGG分析,發(fā)現(xiàn)差異蛋白在葉綠體和蛋白酶體中富集程度最為明顯,預(yù)示RSV侵染對(duì)這兩類蛋白表達(dá)水平影響最大。通過制備抗體,我們進(jìn)一步對(duì)其中一個(gè)葉綠素代謝相關(guān)的差異蛋白Niben101Scf04007g02007.1進(jìn)行了免疫印跡半定量實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)果與免疫印跡實(shí)驗(yàn)定量結(jié)果表現(xiàn)出較好一致性。3、非標(biāo)記定量差異磷酸化蛋白組學(xué)研究研究發(fā)現(xiàn)RSV侵染使本氏煙體內(nèi)392個(gè)蛋白中的554個(gè)磷酸化位點(diǎn)發(fā)生了磷酸化修飾水平的顯著改變。KEGG分析表明這些磷酸化蛋白廣泛參與了丙酮酸代謝、光合作用、次生代謝物的生物合成、氧化磷酸化和植物-病原體相互作用等多種重要的生物學(xué)過程。進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)域分析表明,RSV侵染對(duì)蛋白磷酸化修飾的位點(diǎn)偏好性主要集中在SP,P*S和S*P三種保守序列類型。4、基于液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的差異代謝組學(xué)分析多元統(tǒng)計(jì)分析顯示對(duì)照組和RSV處理組聚類清晰、代謝組差異明顯。代謝組學(xué)分析總共定性鑒定到87種差異代謝物,其中差異變化倍數(shù)在1.5倍以上的代謝物有53種,發(fā)現(xiàn)了煙酸、生物堿和萜類等次生代謝物生物合成途徑、光合作用和丙酮酸代謝等多條通路中的小分子代謝物含量發(fā)生顯著改變。5、多組學(xué)聯(lián)合分析綜合差異轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、磷酸化蛋白組和代謝組學(xué)的研究結(jié)果,我們通過生物信息學(xué)手段綜合分析發(fā)現(xiàn):RSV侵染從轉(zhuǎn)錄、翻譯、翻譯后修飾到代謝物四個(gè)水平上共同影響到了丙酮酸代謝、CO2固定反應(yīng)、次生代謝物生物合成、糖酵解/糖異生和丙氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸代謝這五條重要的代謝通路,其中CO2固定反應(yīng)嚴(yán)重受阻是本氏煙響應(yīng)RSV侵染的標(biāo)志性事件。
【學(xué)位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S435.111.4
【圖文】：

產(chǎn)區(qū)[3-5]。科學(xué)家在 1975 年首次從水稻中分稻條紋病毒(Rice stripe virus, RSV)粒子[6]。R表種[7]，由介體灰飛虱以持久性方式傳播，寄摩擦接種侵染本氏煙[9]，是實(shí)驗(yàn)室研究植病毒的研究進(jìn)展毒結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為 RSV 病毒是一類直徑 3-8 nm、長度 500單鏈 RNA 病毒，其基因組包括四條 RNA：具有特殊的編碼策略，RNA1 采用負(fù)義編碼產(chǎn)三條 RNA 均進(jìn)行雙義編碼產(chǎn)生其它六個(gè)蛋白的命名方式, 將 RNA1- 4 所編碼的 7 個(gè)蛋白 PC4 (圖 1-1)。

術(shù)是近些年崛起的一項(xiàng)革命性技術(shù)，它可以生物測序提供了新的工具。相對(duì)于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)進(jìn)行測序，無需復(fù)雜耗時(shí)的亞克隆過程，且轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的重要突破[34, 35]。R用 DNase 消化 DNA 后，用帶有 Oligo（dT）物，則通過試劑盒去除 rRNA 來富集 mRNA，以打斷后的 mRNA 為模板, 用六堿基隨機(jī)應(yīng)體系合成二鏈 cDNA，在 cDNA 二鏈合成再利用 UNG 酶法將含有 dUTP 的一條鏈進(jìn)行鏈；使用試劑盒純化 cDNA 一鏈；純化的 c測序接頭，然后進(jìn)行片段大小選擇，最后進(jìn)使用測序儀（如 Illumina HiSeqTM 2500）進(jìn) 1-2 所示。

目前常見的差異定量白質(zhì)組或修飾組學(xué)研究線路可分為基于凝膠和非凝膠的兩條分析策略（圖1-3）[69]。圖 1-3 植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究一般實(shí)驗(yàn)流程Fig. 1-3 General experimental process of plant proteomics基于凝膠的蛋白質(zhì)組分析技術(shù)是指利用蛋白質(zhì)與特定染料的結(jié)合特點(diǎn)，借助于凝膠介質(zhì)和圖像分析軟件對(duì)已經(jīng)染色的蛋白點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化來實(shí)現(xiàn)定量。雙向電泳

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 田英芳;張曉政;周錦龍;;轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究進(jìn)展及應(yīng)用[J];中學(xué)生物教學(xué);2013年12期

2 祁云霞;劉永斌;榮威恒;;轉(zhuǎn)錄組研究新技術(shù):RNA-Seq及其應(yīng)用[J];遺傳;2011年11期

3 付暢;黃宇;;轉(zhuǎn)錄組學(xué)平臺(tái)技術(shù)及其在植物抗逆分子生物學(xué)中的應(yīng)用[J];生物技術(shù)通報(bào);2011年06期

4 邵常榮;張e

本文編號(hào)：2800181