稻曲�。≧ice false smut）是在水稻穗部發(fā)生的重要病害,由稻曲菌（Ustilaginoidea virens）侵染引起。稻曲病不僅可造成水稻產(chǎn)量損失,且稻曲菌產(chǎn)生的毒素會污染谷物,對糧食安全造成嚴重威脅。本研究基于稻曲菌對水稻晚秈98的穎花侵染過程觀察,使用RNA-seq技術(shù)對稻曲菌侵染各個階段的樣品進行深度測序,分析和鑒定稻曲菌侵染過程的差異表達基因和lncRNA,并對稻曲球發(fā)育相關(guān)基因UvCesA和稻曲菌生長相關(guān)lncRNA UvlncNAT-MFS進行了功能研究。此外,本研究還開發(fā)了一套基于比較基因組的稻曲菌特異性分子檢測靶標篩選方法,并設(shè)計了6組稻曲菌巢式PCR檢測引物。研究主要結(jié)果如下:（1）將稻曲菌從侵染至稻曲球形成的過程劃分為5個階段（Stage 1-5）。利用RNA-Seq技術(shù)對Stage 1、Stage 2、Stage 3和Stage 4這4個階段的樣品進行深度測序。以Stage 1作為對照,分析其余的3個階段與第一階段的差異基因,結(jié)果表明與稻曲菌侵染第一階段相比,Stage 2、Stage 3和Stage 4分別鑒定到1031、1965和1972個顯著上... 

【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略表
第一章 前言
    1 水稻稻曲病研究概況
        1.1 水稻稻曲病的發(fā)生與危害
        1.2 稻曲病的病害循環(huán)及稻曲菌的侵染過程
        1.3 稻曲菌的分子檢測
        1.4 稻曲菌多組學相關(guān)研究進展
        1.5 稻曲菌功能基因的研究
    2 長鏈非編碼RNA
        2.1 長鏈非編碼RNA的定義、分類和鑒定
        2.2 長鏈非編碼RNA的作用機制及功能
        2.3 長鏈非編碼RNA在真菌中的研究進展
    3 CesA基因的研究
        3.1 CesA基因的發(fā)現(xiàn)
        3.2 CesA蛋白的特征與功能
        3.3 CesA基因在真核微生物中的研究
    4 本研究的目的與意義
第二章 稻曲菌侵染水稻穎花不同時期的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析和lncRNA的鑒定
    1 材料和方法
        1.1 試驗材料
        1.2 試驗方法
    2 結(jié)果與分析
        2.1 稻曲菌在水稻穎殼表面定殖階段（Stage 1,1 dpi）
        2.2 稻曲菌對水稻花器官的初侵染階段（Stage 2,3 dpi）
        2.3 稻曲菌在水稻穎殼內(nèi)部完成定殖階段（Stage 3,6 dpi）
        2.4 稻曲菌厚垣孢子形成階段（Stage 4,15 dpi）
        2.5 稻曲菌侵染稻穗后期形成成熟稻曲球階段（Stage 5,20 dpi）
        2.6 稻曲菌各個侵染階段樣品RNA-seq數(shù)據(jù)及質(zhì)量評估
        2.7 稻曲菌侵染各個階段中差異表達基因
        2.8 致病相關(guān)基因在稻曲菌侵染各個階段的表達分析和qRT-PCR驗證
        2.9 稻曲菌侵染各個階段差異表達基因GO功能富集分析
        2.10 稻曲菌侵染各個階段差異表達基因KEGG富集分析
        2.11 稻曲菌糖基轉(zhuǎn)移酶和糖苷水解酶相關(guān)基因在侵染各個階段的差異表達分析
        2.12 稻曲菌lncRNA的鑒定
        2.13 稻曲菌lincRAN、lncNAT和 mRNA的長度及外顯子分析
        2.14 稻曲菌侵染不同時期差異表達lincRAN、lncNAT和mRNA的分析
        2.15 差異表達lincRAN、lncNAT的分類和靶標基因的GO富集分析
        2.16 與轉(zhuǎn)運蛋白或者物質(zhì)轉(zhuǎn)運調(diào)控相關(guān)的差異表達lncNAT及其對應(yīng)正義鏈基因的篩選和qRT-PCR驗證
    3 小結(jié)和討論
第三章 稻曲菌纖維素合酶基因UvCesA的功能研究
    1 材料和方法
        1.1 試驗材料
        1.2 試驗方法
    2 結(jié)果與分析
        2.1 稻曲菌UvCesA基因的序列分析
        2.2 UvCesA基因在4 個稻曲菌侵染階段的表達動態(tài)
        2.3 UvCesA基因敲除和互補轉(zhuǎn)化子的驗證
        2.4 UvCesA基因敲除和互補轉(zhuǎn)化子的生長速率和產(chǎn)孢量測定
        2.5 UvCesA基因敲除互補轉(zhuǎn)化子細胞對外界壓力脅迫的響應(yīng)
        2.6 UvCesA基因敲除互補轉(zhuǎn)化子的致病力測定及侵染觀察
        2.7 UvCesA基因敲除轉(zhuǎn)化子接種后誘導水稻灌漿相關(guān)基因的表達動態(tài)
        2.8 不同糖類物質(zhì)對UvCesA基因敲除轉(zhuǎn)化子生長的影響
        2.9 UvCesA基因敲除轉(zhuǎn)化子與野生型菌株菌絲的透射電鏡觀察
        2.10 UvCesA蛋白的亞細胞定位觀察
    3 小結(jié)和討論
第四章 稻曲菌長鏈非編碼RNA lncNAT-MFS的功能研究
    1 材料和方法
        1.1 試驗材料
        1.2 試驗方法
    2 結(jié)果與分析
        2.1 稻曲菌UvlncNAT-MFS和 UvMFS的序列分析和在侵染各階段的表達動態(tài)分析
        2.2 熒光原位雜交（FISH）分析UvlncNAT-MFS的亞細胞定位
        2.3 UvlncNAT-MFS和UvMFS的沉默和超表達,以及UvMFS基因的敲除和互補
        2.4 UvlncNAT-MFS和UvMFS的沉默和超表達轉(zhuǎn)化子,以及UvMFS基因的敲除和互補轉(zhuǎn)化子生長速率和產(chǎn)孢量測定
        2.5 UvlncNAT-MFS和UvMFS的沉默和超表達轉(zhuǎn)化子,以及UvMFS基因的敲除和互補轉(zhuǎn)化子細胞對外界壓力脅迫的響應(yīng)
        2.6 UvlncNAT-MFS和UvMFS的沉默和超表達轉(zhuǎn)化子,以及UvMFS基因的敲除和互補轉(zhuǎn)化子的致病力測定
        2.7 UvlncNAT-MFS和UvMFS形成的RNA-RNA二聚體檢測
    3 小結(jié)和討論
第五章 基于比較基因組的稻曲菌特異性PCR檢測引物開發(fā)
    1 材料和方法
        1.1 試驗材料
        1.2 試驗方法
    2 結(jié)果與分析
        2.1 稻曲菌特異性PCR檢測靶標篩選
        2.2 稻曲菌特異性PCR檢測引物的篩選與評估
        2.3 水稻接種稻曲菌后的PCR檢測
        2.4 稻田間孕穗期水稻樣品的PCR檢測
    3 小結(jié)和討論
第六章 全文總結(jié)、創(chuàng)新性與展望
    1 全文總結(jié)
    2 創(chuàng)新性
    3 展望
參考文獻
附錄
    附錄1 :附表
    附錄2 :個人發(fā)表論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ustilaginoidea virens: A Fungus Infects Rice Flower and Threats World Rice Production[J]. QIU Jiehua,MENG Shuai,DENG Yizhen,HUANG Shiwen,KOU Yanjun.  Rice Science. 2019(04)
[2]稻曲病菌致病機制研究進展[J]. 俞咪娜,黃世文,劉永鋒.  植物病理學報. 2019(06)
[3]長鏈非編碼RNA（lncRNA）生物學功能及其調(diào)控機制[J]. 劉志宇,曹安,蔣林樹,曹素英.  農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學報. 2018(08)
[4]長鏈非編碼RNA（lncRNA）及其在昆蟲學研究中的進展[J]. 朱斌,梁沛,高希武.  昆蟲學報. 2016(11)
[5]Long Non-coding RNAs and Their Biological Roles in Plants[J]. Xue Liu,Lili Hao,Dayong Li,Lihuang Zhu,Songnian Hu.  Genomics,Proteomics & Bioinformatics. 2015(03)
[6]MFS超家族轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及轉(zhuǎn)運機制[J]. 鄧東,顏寧.  科學通報. 2015(08)
[7]實時熒光定量PCR篩選稻曲病菌內(nèi)參基因[J]. 顧志敏,丁正中,陳析豐,郭龍彪,曾大力,錢前,馬伯軍.  中國水稻科學. 2012(05)

博士論文
[1]稻曲病菌侵染特性及產(chǎn)孢相關(guān)基因UvPRO1的功能分析[D]. 呂博.華中農(nóng)業(yè)大學 2018
[2]稻綠核菌UV-2中二萘并-γ-吡喃酮的分離鑒定、制備工藝及其生物活性[D]. 呂仕瓊.中國農(nóng)業(yè)大學 2015
[3]雜交水稻種子成熟過程活力、生理生化和耐藏力的變化及脫水劑應(yīng)用效果的研究[D]. 朱麗偉.浙江大學 2015
[4]稻曲病菌接種技術(shù)、群體遺傳結(jié)構(gòu)及致病力分化研究[D]. 賈切.華中農(nóng)業(yè)大學 2014

碩士論文
[1]稻曲病菌UvustA、UvPmk1和UvCDC2基因的功能研究[D]. 白婧.華中農(nóng)業(yè)大學 2019
[2]稻曲病菌的生物學、侵染特性及遺傳多樣性研究[D]. 李陽.華中農(nóng)業(yè)大學 2007



本文編號：3151964