【摘要】：羅漢果(Siraitia Grosvenorii)是藥食兩用的雌雄異株經(jīng)濟植物,主要生長于廣西北部。在種植中羅漢果植株極易受南方根結(jié)線蟲的侵染,導(dǎo)致減產(chǎn),嚴(yán)重的甚至?xí)䦟?dǎo)致植株死亡。因此,探究羅漢果與南方根結(jié)線蟲之間的相互作用機制,挖掘羅漢果受根結(jié)線蟲影響較大的基因,為羅漢果根南方結(jié)線蟲的有效防治,以及抗蟲品種的育種提供依據(jù),在理論和實踐方面均有較大意義。本研究是以羅漢果幼苗根為材料,對羅漢果受到南方根結(jié)線蟲侵染后的不同時間點進(jìn)行取樣,對其進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組和代謝組分析。利用Illumina HiSeq高通量測序平臺進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序,對測序結(jié)果進(jìn)行GO功能注釋、KEGG通路注釋以及不同處理之間差異表達(dá)基因的分析,從而篩選出與南方根結(jié)線蟲影響相關(guān)性較高的差異基因。同時,利用LC-MS非靶向代謝組學(xué)技術(shù),探討受南方根結(jié)線蟲侵染后羅漢果根系在代謝組水平上的變化。從轉(zhuǎn)錄組和代謝組這兩個組學(xué)角度來探討羅漢果與根結(jié)線蟲之間的分子作用機制。研究的主要結(jié)果如下:1、通過對羅漢果接種南方根結(jié)線蟲后不同時間點的根結(jié)及線蟲的發(fā)育情況觀察,發(fā)現(xiàn)接種線蟲4d后羅漢果已經(jīng)形成了根結(jié),說明線蟲進(jìn)入羅漢果根內(nèi)并建立取食點導(dǎo)致羅漢果根形態(tài)的變化是在接種線蟲后4d左右。2、通過對受到南方根結(jié)線蟲侵染不同時間的羅漢果根系樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序,共有5252條Unigene是在NR、GO、KEGG、eggNOG、Swiss-Prot等數(shù)據(jù)庫中都被功能注釋了。通過對差異表達(dá)基因進(jìn)行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)羅漢果在接種南方根結(jié)線蟲的7d,差異表達(dá)基因數(shù)目最多。根據(jù)KEGG代謝通路的分析,差異基因主要富集在植物激素轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、植物與病原菌互作途徑、苯丙素生物合成、類黃酮生物合成、糖類代謝、p53信號通路、脂肪酸代謝、生物堿生物合成等通路上。發(fā)現(xiàn)參與高表達(dá)的差異基因多與合成乙烯、脫落酸、生長素和茉莉酸等激素,以及AP2/ERF、WRKY、MYB等轉(zhuǎn)錄因子、病程相關(guān)蛋白及過氧化物酶、過氧化氫酶、酪氨酸解氨酶等次級代謝產(chǎn)物相關(guān)。這些基因可能在根結(jié)線蟲侵染中具有重要作用。3、為了驗證轉(zhuǎn)錄組測序的結(jié)果的準(zhǔn)確性以及與互作機制相關(guān)的基因的表達(dá)情況,從差異基因中挑選了14個基因進(jìn)行RT-PCR驗證。結(jié)果顯示測序結(jié)果是真實可靠的。4、基于LC-MS代謝組學(xué)方法研究羅漢果接種南方根結(jié)線蟲7d的代謝產(chǎn)物的種類及其含量變化。通過PCA、PLS-DA、OPLS-DA多變量統(tǒng)計方法結(jié)合T-test單變量統(tǒng)計方法進(jìn)行分類判別和潛在標(biāo)志物的篩選,結(jié)果發(fā)現(xiàn)接種線蟲的7d與接種前比較,羅漢果苗根內(nèi)的代謝產(chǎn)物發(fā)生了明顯的變化。采用XCMS軟件對代謝物離子峰進(jìn)行提取,檢測到的物質(zhì)峰,正離子峰有17843個,負(fù)離子峰有10799個。最終定性的代謝物有226個,正離子代謝物有144個,負(fù)離子代謝物有82個。通過比較羅漢果接南方根結(jié)線蟲后7d與接種前的變化趨勢,找到了12個最為顯著的差異代謝產(chǎn)物,含量累積的代謝物有甜菜堿、3-羥基癸酸、煙酰胺、二乙醇胺、棕櫚酸、磷酸乙醇胺,含量下降的代謝物有苯丙氨酸-酪氨酸、迷迭香酸、蔗糖、α,α-海藻糖、肉豆蔻酸。甜菜堿和海藻糖在植物脅迫中起著重要的作用,參與植物響應(yīng)生物脅迫的代謝途徑,在羅漢果苗接線蟲的7d大量生成,可能參與了羅漢果苗對南方根結(jié)線蟲的侵染反應(yīng)。差異代謝物的KEGG通路富集分析表明,差異代謝產(chǎn)物主要富集在角質(zhì)、絲氨酸和蠟質(zhì)的生物合成和ABC轉(zhuǎn)運蛋白通路上。
【圖文】：

南方根結(jié)線蟲就已經(jīng)侵入到植物體內(nèi)，有微小的根結(jié)產(chǎn)生（圖 2-1, 2dpi），隨著侵染時間的延長，根結(jié)的形態(tài)發(fā)生變化開始膨大（圖 2-1, 4dpi），在第 7d 的時候根結(jié)變得最大（圖 2-1, 7dpi）。從根系的染色情況上來看，在接種第 2d 的時候發(fā)現(xiàn)了有二齡線蟲（J2）侵入到羅漢果幼苗根內(nèi)，到接種后的第 4d 和 7d，線蟲的體積明顯比第 2d 的有變化，在羅漢果體內(nèi)根結(jié)線蟲體寬比接種 2d 的時明顯增加�？赡苁歉Y(jié)線蟲在植物體內(nèi)建立取食位點，從植物細(xì)胞中吸取了自身發(fā)育所需的營養(yǎng)開始發(fā)育膨大。0dpi 2dpi 4dpi 7dpi

圖 2-2 根總 RNA 凝膠電泳結(jié)果圖Fig.2-2 The gel electrophoresis of total RNA序結(jié)果分析序質(zhì)量評估na 平臺對羅漢果幼苗根受南方根結(jié)線蟲侵染后的不數(shù)據(jù)如表 2-2，Reads No.表示原始數(shù)據(jù)的數(shù)量；N(%例；Q20(%)和 Q30(%)分別表示過濾前的堿基識別所占百分比。可以看出 Q20(%)值均在 97%以上，Q數(shù)據(jù)的整理和過濾，，得到了 8G 高質(zhì)量 Clean read)表示數(shù)據(jù)處理后的Reads數(shù)和堿基數(shù)。Clean Reads的高質(zhì)量序列 reads 占測序 reads 和堿基占測序堿基和 Clean Data %值均在 99%以上。綜上說明測序結(jié)
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S435.672

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本文編號：2670330