【摘要】：農(nóng)作物病害是影響食品安全的世界性問題。通過利用抗病品種可以有效、經(jīng)濟和環(huán)境友好地解決這個問題。合理利用抗病資源需要全面理解植物抗病相關(guān)基因和調(diào)控元件的進化。本研究詳細論述了植物抗病基因和相關(guān)調(diào)控小RNA的進化。首先,本研究鑒定了禾本科四個物種的抗病基因。所有的抗病基因通過比較基因組的方法定位到水稻基因組中。抗病基因發(fā)生頻繁地丟失和易位,在不同物種間表現(xiàn)出有無的多樣性�？共』騻�(cè)翼序列的線性較低。我們將研究延伸到70個基因組,并將抗病基因聚類為抗病基因家族。從總體的水平來看抗病基因的組成,禾本科編碼的抗病家族數(shù)比其他植物更多。禾本科和十字花科的抗病基因在基因組中有較多的異質(zhì)基因?qū)�。在其他基因組中高度復(fù)制的N基因和Form-2基因家族在這兩個科中的拷貝數(shù)都很低或者缺失,與這兩個基因組較高的異質(zhì)性一致。其次,本研究分析了抗病基因和靶標(biāo)抗病基因的miRNA的關(guān)系。高度復(fù)制的抗病基因有較高的概率產(chǎn)生miRNA。普遍被miR482/2118靶標(biāo)的基因在在禾本科和十字花科中沒有發(fā)生有效復(fù)制。靶標(biāo)抗病基因的miRNA序列與密碼子對應(yīng)的第一位和第二位很保守,第三位具有多樣性,暗示選擇來自蛋白水平,miRNA的多樣化可以調(diào)控多個抗病基因。我們總結(jié)了miRNA和抗病基因的共進化模型:抗病基因發(fā)生復(fù)制,從而產(chǎn)生miRNA來調(diào)控高度復(fù)制的抗病基因,進而控制抗病基因的代價。最后,本研究系統(tǒng)分析了擬南芥和水稻小RNA位點以及周圍序列的GC含量。小RNA位點的邊緣有劇烈的GC波動,而小RNA位點內(nèi)部的GC波動較低。另外,微小轉(zhuǎn)座子的GC含量與產(chǎn)生小RNA的豐度是一致的。PhasiRNA位點的相位分值與GC波動相關(guān)�？傊�,小RNA的高GC含量和GC波動與小RNA的表達相關(guān),這些結(jié)果可以用來提高RNAi或VIGS的沉默的效率。
[Abstract]:Crop disease is a worldwide problem affecting food safety. This problem can be effectively, economically and environmentally friendly by using disease-resistant varieties. The rational utilization of disease-resistant resources requires a comprehensive understanding of the evolution of plant disease-related genes and regulatory elements. In this study, the evolution of plant disease resistance genes and related regulatory small RNA was discussed in detail. First, resistance genes of four species of Gramineae were identified. All resistance genes were mapped to the rice genome by comparative genomes. Resistance genes are frequently lost and translocated, showing diversity among different species. The linearity of flanking sequence of disease resistance gene was lower. We extend the study to 70 genomes and cluster resistance genes into resistance gene families. At the overall level, there are more resistant families in Gramineae than in other plants. Resistance genes of Gramineae and Cruciferae have more heterologous gene pairs in genome. The highly duplicated N gene and Form-2 gene family in other genomes have very low or absent copy numbers in these two families, which is consistent with the high heterogeneity of these two genomes. Secondly, the relationship between disease resistance gene and target resistance gene miRNA was analyzed. Highly replicated resistant genes have a higher probability of producing miRNA. Genes commonly targeted by miR482/2118 do not replicate effectively in Gramineae and cruciferous families. The miRNA sequence of target resistance gene is conserved with the first and second position of codon, and the third position has diversity, suggesting that the selection of diversity from protein level can regulate multiple resistance genes. We summarize the co-evolutionary model of miRNA and disease resistance genes: the replication of disease resistance genes to produce miRNA to regulate highly replicated resistance genes and then control the cost of disease resistance genes. Finally, GC content of small RNA loci and peripheral sequences of Arabidopsis thaliana and rice were systematically analyzed. The edge of the small RNA locus fluctuated sharply, while the GC fluctuation within the small RNA locus was lower. In addition, the GC content of the microtransposon is consistent with the abundance of producing small RNA. The phase fraction of the. PhasiRNA site is correlated with the GC fluctuation. In conclusion, the high GC content and GC fluctuation of small RNA are associated with the expression of small RNA. These results can be used to improve the silencing efficiency of RNAi or VIGS.
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S432.21

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本文編號：2189818