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

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【摘要】：植物寄生線蟲寄主范圍廣、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、根結(jié)線蟲和松材線蟲是其中的重要類群,嚴(yán)重威脅我國食物和生態(tài)環(huán)境安全。本研究對這三類群寄生線蟲的基因組或轉(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對燕麥孢囊線蟲寄生植物前(卵、一齡幼蟲,侵入前二齡幼蟲)、寄生后(寄生期二齡、三齡、四齡幼蟲、雌成蟲和雄蟲)兩個混合蟲態(tài)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測序和分析。兩庫測序總量達(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平均長度為1,440bp。構(gòu)建了與另7種不同生活方式線蟲的12,703個直系同源蛋白家族和物種系統(tǒng)發(fā)生樹,發(fā)現(xiàn)固著性植物寄生線蟲的神經(jīng)系統(tǒng)具有特異性。鑒定了與其它線蟲在秀麗線蟲免疫應(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。比對公共數(shù)據(jù)庫所有線蟲ESTs,發(fā)現(xiàn)燕麥孢囊線蟲特異contigs約占15.4%。同物種比較獲得3,377條寄生前、后蟲態(tài)的差異表達(dá)contigs。KEGG生物途徑關(guān)聯(lián)富集圖顯示,寄生前線蟲蟲態(tài)在神經(jīng)和感知、環(huán)境信息處理、消化、體循環(huán)系統(tǒng),以及人類疾病相關(guān)等途徑關(guān)聯(lián)緊密且活躍,而寄生后蟲態(tài)在代謝、遺傳信息處理及細(xì)胞生長和死亡等途徑顯著活躍。定量PCR分析驗證6個神經(jīng)肽(FLPs)在寄生前二齡幼蟲期表達(dá)量最高并與測序結(jié)果一致。通過預(yù)測序列的分泌信號肽、碳水化合物酶活性結(jié)構(gòu)域和‘RxLR'結(jié)構(gòu),以及同源比對已知效應(yīng)子,結(jié)合寄生前、后蟲態(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個植物線蟲同源碳水化合物酶,59個關(guān)鍵效應(yīng)子的同源序列,并首次獲得植物線蟲'RxLR'結(jié)構(gòu)推定效應(yīng)子61個,以及翻譯、轉(zhuǎn)錄抑制子ANT-5/ANT-34的同源序列。初步驗證了 5個效應(yīng)子功能,其中2個定位在亞腹食道腺表達(dá),2個帶‘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14-3-3蛋白和1個類鞭毛蛋白同源物,可不同程度增強(qiáng)PVX病毒對煙草的致病力。另外,還篩選獲得1,734個與秀麗線蟲具RNAi致死表型的直系同源基因可作為抗線蟲轉(zhuǎn)基因植株的潛在防治靶標(biāo)。對不同致病力松材線蟲和擬松材線蟲(由強(qiáng)、弱、到無:‘R-’、‘M-、’型松材線蟲、擬松材線蟲)基因組序列進(jìn)行了分泌蛋白質(zhì)組預(yù)測和比較分析。三個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).三種線蟲分泌信號肽平均長度均為19 aa。每個物種約30%分泌蛋白具Pfam結(jié)構(gòu)注釋,且分別有94、88、95個同時具核定位信號。通過分析分泌蛋白組的同源性,獲得2,111個三物種multipara-clusters。其中408個為致病松材線蟲特有直系同源簇,以及414個強(qiáng)致病R-型松材線蟲獨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,對南方、北方根結(jié)線蟲以及大豆孢囊線蟲進(jìn)行了 RNAi致死靶標(biāo)基因預(yù)測,篩選去除與植物和人類的同源序列,分別獲得了潛在的抗線蟲RNAi靶標(biāo)序列262、306和253個,其中在根結(jié)線蟲屬中共有的靶標(biāo)序列為104個。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S432.45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1323077