隨著生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,基因組高通量測(cè)序技術(shù)(High-throughputsequencing),又稱“下一代”測(cè)序技術(shù)(Next-generation sequencing technology)以及基因組三代測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn),使得對(duì)一個(gè)物種的轉(zhuǎn)錄組和基因組進(jìn)行精細(xì)分析成為可能。而轉(zhuǎn)錄組測(cè)序已成為研究基因表達(dá)的主要手段,轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是目前研究最多,也是生物體最重要的調(diào)控方式。本文應(yīng)用二代測(cè)序技術(shù),以兩個(gè)稻瘟病菌生理小種,GUY11(高致病性)和81278ZB15(福建流行病菌)為脅迫因子,對(duì)感稻瘟病水稻品種C039的3個(gè)抗稻瘟病近等基因系品種,包括CN1,CN-4a和CN-4b,在稻瘟病菌侵染的不同時(shí)期進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)。經(jīng)過對(duì)原始RNA-seq數(shù)據(jù)的過濾、基因組映射、差異表達(dá)基因分析與GO注釋、抗GUY11候選基因的篩選與功能驗(yàn)證等方面研究,獲得如下研究結(jié)果:1.供試3個(gè)水稻品種對(duì)稻瘟病菌81278ZB15均表現(xiàn)抗性,但只有CN-4b對(duì)稻瘟病菌GUY11具有抗性。對(duì)供試3個(gè)水稻品種分別在2種稻瘟病菌脅迫24h和48h的樣本的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果表明,各樣本的高質(zhì)量測(cè)序數(shù)據(jù)占轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的比例在92.74-95.41%間。以水稻粳稻品種日本晴(Nipponbare)為參考基因組,利用TopHat工具將測(cè)序reads比對(duì)到參考基因組上,各樣本測(cè)序reads比對(duì)上的比例分布在76.8%至85.2%之間,其中外顯子的比例高于74.5%,且序列在基因的5'-3'方向分布均勻。這些結(jié)果說明轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量較高,可用于下一步的基因差異表達(dá)分析。2.應(yīng)用Cuffdiff軟件分析不同水稻品種在不同稻瘟病菌侵染下的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),獲得不同稻瘟病菌脅迫下不同水稻品種中顯著差異表達(dá)的基因。兩種不同稻瘟病菌侵染24h,各品種中差異表達(dá)基因數(shù)量高于被侵染48h差異表達(dá)基因的數(shù)量;且侵染24h時(shí)CN-4b中有7062個(gè)基因顯著差異表達(dá)(其中上調(diào)表達(dá)的基因有2470個(gè)),遠(yuǎn)高于另外2個(gè)供試品種的差異表達(dá)基因數(shù)量(分別為2808和2586個(gè))。上調(diào)表達(dá)基因的GO注釋分析結(jié)果表明,水稻CN-4b在脅迫24h時(shí)上調(diào)差異表達(dá)基因的GO注釋通路顯著差異與供試的另外2個(gè)水稻品種,且主要富集在translation(翻譯),gene expression(基因表達(dá))。這為下一步篩選抗稻瘟病菌GUY11的水稻基因指明了方向。3.轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果表明,在稻瘟病菌生理小種GUY11脅迫下,水稻CN-4b中的基因LOC_Os08g13465差異表達(dá),即在GUY11脅迫下,其表達(dá)量顯著高于另外兩個(gè)水稻品種,qRT-PCR試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了其差異表達(dá)結(jié)果。然后,應(yīng)用CRISPR/Cas9技術(shù)確認(rèn)該基因具有抗稻瘟病菌GUY11侵染的功能。轉(zhuǎn)錄因子搜索獲得該基因兩個(gè)潛在的轉(zhuǎn)錄因子,TRAB1與OSBZ8。且轉(zhuǎn)錄因子TRAB1在GUY11侵染24h下CN-4b中的表達(dá)量顯著高于另外兩個(gè)感GUY11侵染的水稻品種。由此可見,稻瘟病菌GUY11脅迫24h,CN-4b中轉(zhuǎn)錄因子TRAB1被誘導(dǎo)高表達(dá),調(diào)控抗GUY11侵染基因LOC_Os08g13465的高表達(dá),啟動(dòng)水稻免疫機(jī)制,以抵制GUY11的侵染,這與前述研究發(fā)現(xiàn)稻瘟病菌侵染24h是水稻啟動(dòng)免疫反應(yīng)關(guān)鍵期的結(jié)果相一致。本文研究結(jié)果初步揭示了水稻抗稻瘟病菌GUY11侵染的機(jī)制,為培育抗稻瘟病的水稻新品種奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S435.111.41
【部分圖文】：

逑ｉｓｏｆｏｒｍｓ．ｆｐｋｍｊｒａｃｋｉｎｇ包含轉(zhuǎn)錄本表達(dá)水平信息，ｓｋｉｐｐｅｄ．ｇｔｆ包含未匹配上的轉(zhuǎn)逡逑錄本信息。Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓ．ｇｔｆ即為該樣本的轉(zhuǎn)錄本信息文件，其文件內(nèi)容見圖３－１０，逡逑其前７列為標(biāo)準(zhǔn)的ＧＴＦ格式，最后一列為ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ。其每一列的意義：逡逑（ｌ）ｃｈｒｌ：序列名，染色體或邋ｃｏｎｔｉｇ邋名（２）Ｃｕｆｆｌｉｎｋｓ：逡逑來源，產(chǎn)生該文件的程序名⑶類型：ｅｘｏｎ記錄的類逡逑型，一般是ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔ或ｅｘｏｎ⑷１：開始位置逡逑（５）邋１０００：結(jié)束位置（６）邋１０００：打逡逑分逡逑（７）

Ｆｉｇ．３－１２邋Ｖｅｎｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＤＥＧｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋３邋ｔｅｓｔ邋ｒｉｃｅ邋ｕｎｄｅｒ邋２４ｈ邋（Ａ）邋ａｎｄ邋４８ｈ邋（Ｂ）邋ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｗｏ邋ｂｌａｓｔ逡逑ｒａｃｅｓ．逡逑對(duì)差異表達(dá)基因中上調(diào)基因進(jìn)行交集分析，結(jié)果見圖３－１３。如圖３－１３Ａ所逡逑示，３個(gè)供試水稻品種在兩個(gè)稻瘟病菌生理小種侵染的２４ｈ共同上調(diào)差異表達(dá)的逡逑基因有１０４個(gè)，ＣＮ－１與ＣＮ－４ａ相同的上調(diào)差異表達(dá)基因有１３４個(gè)，ＣＮ－１與ＣＮ－４ｂ逡逑相同的上調(diào)差異表達(dá)基因有２７５個(gè)，ＣＮ－４ａ與ＣＮ－４ｂ相同的上調(diào)差異表達(dá)基因逡逑有８５２個(gè)。如圖３－１３Ｂ所示，３個(gè)供試水稻品種在兩個(gè)稻瘟病菌生理小種侵染的逡逑４８ｈ共同上調(diào)差異表達(dá)的基因有２１個(gè)，ＣＮ－１與ＣＮ－４ａ相同的上調(diào)差異表達(dá)基因逡逑有２７３個(gè)，ＣＮ－丨與ＣＮ－４ｂ相同的上調(diào)差異表達(dá)基因有３２個(gè)，ＣＮ－４ａ與ＣＮ－４ｂ逡逑相同的上調(diào)差異表達(dá)基因有７１個(gè)。逡逑２５逡逑

Ｆｉｇ．３－１３邋Ｖｅｎｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｕｐ－ｒｅｇｕｌａｔｅｄ邋ＤＥＧｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋３邋ｔｅｓｔ邋ｒｉｃｅ邋ｕｎｄｅｒ邋２４ｈ邋（Ａ）邋ａｎｄ邋４８ｈ邋（Ｂ）逡逑ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｗｏ邋ｂｌａｓｔ邋ｒａｃｅｓ．逡逑對(duì)差異表達(dá)基因中下調(diào)基因進(jìn)行交集分析，結(jié)果見圖３－１４。如圖３－１４Ａ所逡逑示，３個(gè)供試水稻品種在兩個(gè)稻瘟病菌生理小種侵染的２４ｈ共同下調(diào)差異表達(dá)的逡逑基因有４９個(gè)，ＣＮ－１與ＣＮ－４ａ相同的下調(diào)差異表達(dá)基因有２０３個(gè)，ＣＮ－１與ＣＮ－４ｂ逡逑相同的下調(diào)差異表達(dá)基因有４０４個(gè)，ＣＮ－４ａ與ＣＮ－４ｂ相同的下調(diào)差異表達(dá)基因逡逑有６５４個(gè)。如圖３－１４Ｂ所示，３個(gè)供試水稻品種在兩個(gè)稻瘟病菌生理小種侵染的逡逑４８ｈ共同下調(diào)差異表達(dá)的基因有２個(gè)，ＣＮ－１與ＣＮ－４ａ相同的下調(diào)差異表達(dá)基因逡逑有１１１個(gè)，ＣＮ－１與ＣＮ－４ｂ相同的下調(diào)差異表達(dá)基因有６個(gè)，ＣＮ－４ａ與ＣＮ－４ｂ相逡逑同的下調(diào)差異表達(dá)基因有１０個(gè)。逡逑由上可見，在兩個(gè)稻瘟病菌生理小種侵染的２４ｈ，水稻ＣＮ－４ｂ中有２４７０個(gè)逡逑獨(dú)有的上調(diào)差異表達(dá)基因

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本文編號(hào)：2833207