本文關(guān)鍵詞：幾種重要植物線蟲(chóng)高通量測(cè)序數(shù)據(jù)比較分析及靶標(biāo)基因挖掘　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：植物寄生線蟲(chóng)寄主范圍廣、危害大,全世界每年的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1500億美元,孢囊線蟲(chóng)、根結(jié)線蟲(chóng)和松材線蟲(chóng)是其中的重要類(lèi)群,嚴(yán)重威脅我國(guó)食物和生態(tài)環(huán)境安全。本研究對(duì)這三類(lèi)群寄生線蟲(chóng)的基因組或轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了比較分析,進(jìn)一步挖掘了潛在的效應(yīng)因子和致死基因,為揭示線蟲(chóng)寄生致病機(jī)理、尋找潛在的安全分子靶標(biāo)提供了重要信息。主要結(jié)果如下:利用454FLX+/Roche對(duì)燕麥孢囊線蟲(chóng)寄生植物前(卵、一齡幼蟲(chóng),侵入前二齡幼蟲(chóng))、寄生后(寄生期二齡、三齡、四齡幼蟲(chóng)、雌成蟲(chóng)和雄蟲(chóng))兩個(gè)混合蟲(chóng)態(tài)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測(cè)序和分析。兩庫(kù)測(cè)序總量達(dá)521 Mb,含1,066,719條reads(其中寄生前551,935條,寄生后514,784條),平均長(zhǎng)度488 bp�；旌掀唇荧@得的全齡期表達(dá)ESTs(包括10,811 contigs和71,401 singletons)中contigs平均長(zhǎng)度為1,440bp。構(gòu)建了與另7種不同生活方式線蟲(chóng)的12,703個(gè)直系同源蛋白家族和物種系統(tǒng)發(fā)生樹(shù),發(fā)現(xiàn)固著性植物寄生線蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)具有特異性。鑒定了與其它線蟲(chóng)在秀麗線蟲(chóng)免疫應(yīng)答、滯育、神經(jīng)遞質(zhì)(合成-傳遞-代謝)等生物學(xué)途徑、及RNAi途徑上同源基因的異同。比對(duì)公共數(shù)據(jù)庫(kù)所有線蟲(chóng)ESTs,發(fā)現(xiàn)燕麥孢囊線蟲(chóng)特異contigs約占15.4%。同物種比較獲得3,377條寄生前、后蟲(chóng)態(tài)的差異表達(dá)contigs。KEGG生物途徑關(guān)聯(lián)富集圖顯示,寄生前線蟲(chóng)蟲(chóng)態(tài)在神經(jīng)和感知、環(huán)境信息處理、消化、體循環(huán)系統(tǒng),以及人類(lèi)疾病相關(guān)等途徑關(guān)聯(lián)緊密且活躍,而寄生后蟲(chóng)態(tài)在代謝、遺傳信息處理及細(xì)胞生長(zhǎng)和死亡等途徑顯著活躍。定量PCR分析驗(yàn)證6個(gè)神經(jīng)肽(FLPs)在寄生前二齡幼蟲(chóng)期表達(dá)量最高并與測(cè)序結(jié)果一致。通過(guò)預(yù)測(cè)序列的分泌信號(hào)肽、碳水化合物酶活性結(jié)構(gòu)域和‘RxLR'結(jié)構(gòu),以及同源比對(duì)已知效應(yīng)子,結(jié)合寄生前、后蟲(chóng)態(tài)的差異表達(dá)分析,獲得了大量潛在效應(yīng)子推定蛋白,其中包括18個(gè)植物線蟲(chóng)同源碳水化合物酶,59個(gè)關(guān)鍵效應(yīng)子的同源序列,并首次獲得植物線蟲(chóng)'RxLR'結(jié)構(gòu)推定效應(yīng)子61個(gè),以及翻譯、轉(zhuǎn)錄抑制子ANT-5/ANT-34的同源序列。初步驗(yàn)證了 5個(gè)效應(yīng)子功能,其中2個(gè)定位在亞腹食道腺表達(dá),2個(gè)帶‘RxLR'結(jié)構(gòu)域效應(yīng)子均可抑制BAX誘導(dǎo)的植物細(xì)胞凋亡,2個(gè)14-3-3蛋白和1個(gè)類(lèi)鞭毛蛋白同源物,可不同程度增強(qiáng)PVX病毒對(duì)煙草的致病力。另外,還篩選獲得1,734個(gè)與秀麗線蟲(chóng)具RNAi致死表型的直系同源基因可作為抗線蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植株的潛在防治靶標(biāo)。對(duì)不同致病力松材線蟲(chóng)和擬松材線蟲(chóng)(由強(qiáng)、弱、到無(wú):‘R-’、‘M-、’型松材線蟲(chóng)、擬松材線蟲(chóng))基因組序列進(jìn)行了分泌蛋白質(zhì)組預(yù)測(cè)和比較分析。三個(gè)組裝基因組的大小分別為79.2 Mb、75.9 Mb和69.8 Mb,scaffoldN50大于350 kb,GC含量約占40%。預(yù)測(cè)分泌組(基因總數(shù))分別為:2,446(17,066)、2,348(17,343)和2,209(16,137).三種線蟲(chóng)分泌信號(hào)肽平均長(zhǎng)度均為19 aa。每個(gè)物種約30%分泌蛋白具Pfam結(jié)構(gòu)注釋,且分別有94、88、95個(gè)同時(shí)具核定位信號(hào)。通過(guò)分析分泌蛋白組的同源性,獲得2,111個(gè)三物種multipara-clusters。其中408個(gè)為致病松材線蟲(chóng)特有直系同源簇,以及414個(gè)強(qiáng)致病R-型松材線蟲(chóng)獨(dú)有的分泌蛋白編碼基因,可作為待選效應(yīng)子。利用已公布的基因組和基因序列信息,對(duì)南方、北方根結(jié)線蟲(chóng)以及大豆孢囊線蟲(chóng)進(jìn)行了 RNAi致死靶標(biāo)基因預(yù)測(cè),篩選去除與植物和人類(lèi)的同源序列,分別獲得了潛在的抗線蟲(chóng)RNAi靶標(biāo)序列262、306和253個(gè),其中在根結(jié)線蟲(chóng)屬中共有的靶標(biāo)序列為104個(gè)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S432.45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1323077