【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(chǎn)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(chǎn)量降低20%-60%。本研究通過SCYLV侵染后抗病和感病甘蔗品種轉(zhuǎn)錄組差異分析,挖掘和抗性表達(dá)相關(guān)的差異表達(dá)基因,為解析甘蔗對黃葉病毒侵染的抗性機(jī)制,也為甘蔗抗黃葉病分子標(biāo)記輔助育種和遺傳改良奠定基礎(chǔ)。主要結(jié)果和結(jié)論如下:1.本實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)錄組的差異表達(dá)情況。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),在ROC24和CP72-1210轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中分別得到112788和106303條非重復(fù)序列基因。在ROC24轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中有938個基因差異表達(dá),其中表達(dá)量上調(diào)的基因有522個,表達(dá)量下調(diào)的基因有416個;在CP72-1210數(shù)據(jù)中篩選到1980個差異表達(dá)基因,其中表達(dá)量上調(diào)的基因有1365個,表達(dá)量下調(diào)的有615個。2.將差異表達(dá)基因富集到GO數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)在兩組轉(zhuǎn)錄組中注釋最多的功能具有一致性:分子功能中,具有結(jié)合和催化活性功能的基因注釋最多;細(xì)胞組成中,細(xì)胞和細(xì)胞部分功能注釋最多;生物學(xué)過程中,細(xì)胞過程和代謝過程功能注釋最多。將差異基因富集到KEGG數(shù)據(jù)庫中,分別在ROC24和CP72-1210轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中獲得79和155條KEGG代謝通路。進(jìn)一步篩選發(fā)現(xiàn)病原與植物的互作通路、植物激素的信號傳導(dǎo)通路、蛋白激酶信號通路以及蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的合成4條通路與抗病表達(dá)密切相關(guān)。3.通過對ROC24和CP72-1210兩組轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行比對發(fā)現(xiàn):在ROC24轉(zhuǎn)錄組中有17個抗病基因表達(dá)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(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子(WRKY)和5個病程相關(guān)基因非表達(dá)子(NPR1)基因。其中,WRKY基因表達(dá)量下調(diào),HSP90、HSP20、CPK和NPR1的表達(dá)量上調(diào)。WRKY通過調(diào)控防御相關(guān)基因表達(dá),提高植物防御能力;CPK通過超敏反應(yīng)誘發(fā)細(xì)胞死亡抑制病毒傳播;HSP20與HSP90參與降解病毒蛋白質(zhì)的合成過程;NPR1調(diào)控水楊酸合成,增強(qiáng)植物抗性。CP72-1210轉(zhuǎn)錄組中發(fā)現(xiàn)了2個感病有關(guān)基因,包括1個熱休克蛋白20和1個轉(zhuǎn)錄因子(MYC2)基因,MYC2調(diào)控茉莉酸的合成,減弱植物抗性。WRKY、HSP90、CPK和NPR1基因均不表達(dá),但HSP20和MYC2基因的表達(dá)量下調(diào)。這些結(jié)果說明WRKY、CPK、HSP90、NPR1、HSP20和MYC2是甘蔗能否產(chǎn)生抗性的關(guān)鍵基因。4.轉(zhuǎn)錄因子差異表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)有21個轉(zhuǎn)錄因子家族總共116個基因發(fā)生了顯著表達(dá),其中差異表達(dá)最高的為WRKY轉(zhuǎn)錄因子家族。將其與玉米的轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫比對發(fā)現(xiàn)和抗性相關(guān)的3個WRKY分別對應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子ZEAMMB73_288216中的3個不同基因。5.采用實(shí)時熒光定量PCR驗(yàn)證抗病性有關(guān)基因的表達(dá)。以ROC24和CP72-1210植株的cDNA為模板,定量PCR檢測結(jié)果顯示14個基因的表達(dá)與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)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(zhuǎn)錄因子(WRKY)和3個病程相關(guān)基因非表達(dá)子(NPR1)基因。這些基因主要是通過調(diào)控防御相關(guān)基因表達(dá)、影響植物抗病信號的產(chǎn)生、抑制病毒的合成和傳播3種方式達(dá)到增強(qiáng)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(jù)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(xì)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(jù)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(jīng)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(chǎn)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(nèi)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(jié)果3 結(jié)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(jīng) 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(jié)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(zhuǎn)錄的要求，可用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S435.661

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：2639455