辣椒疫霉轉(zhuǎn)錄組及效應(yīng)分子的生物信息學(xué)研究.pdf

1、卵菌(Oomycete)是一類與真菌在形態(tài)上相似，但親緣關(guān)系甚遠(yuǎn)的一類真核生物。疫霉屬（Phytophthora）作為其中非常重要的一類病原卵菌，能夠在全世界范圍內(nèi)對(duì)經(jīng)濟(jì)作物和裝飾作物等不同植物造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。從植物病理學(xué)誕生以來，對(duì)疫霉的研究就從未間斷。進(jìn)入21世紀(jì)基因組時(shí)代，多種重要疫霉的全基因組測(cè)序陸續(xù)完成，加上轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)的不斷完善與普及，使得疫霉的研究跨入了一個(gè)全新的階段，由此也促進(jìn)了疫霉生物信息學(xué)研究的快速發(fā)展。通過生

2、物信息學(xué)對(duì)海量基因組、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行的探索和挖掘，能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究提供更加準(zhǔn)確的基因預(yù)測(cè)、篩選，為疫霉的致病機(jī)理分析指明方向，也為在組學(xué)上對(duì)疫霉進(jìn)行整體的研究分析提供了可能，從而能夠極大得提高疫霉功能基因組學(xué)的研究效率。
　　要研究疫霉的病害防治，關(guān)鍵是要清楚疫霉與植物之間的互作機(jī)制。目前，疫霉與植物互作的模型已經(jīng)建立，并且在疫霉中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)基因家族，在互作過程中扮演了重要角色，比如水解酶、毒素等，被通稱為效應(yīng)分子。這些家

3、族中的成員通過相互協(xié)作，幫助病原物自身適應(yīng)寄主植物體內(nèi)環(huán)境，從寄主體內(nèi)獲取營(yíng)養(yǎng)，進(jìn)而促進(jìn)病原物的侵染。而其中許多效應(yīng)分子也在疫霉與寄主植物的協(xié)同進(jìn)化過程中，參與了“軍備競(jìng)賽”。近年來發(fā)現(xiàn)疫霉中存在一個(gè)龐大的名為RxLR的效應(yīng)分子家族，其成員都包含一個(gè)RxLR-dEER的保守序列元件，該序列元件能夠介導(dǎo)效應(yīng)分子進(jìn)入寄主細(xì)胞內(nèi)部，從而發(fā)揮功能。一些效應(yīng)分子能夠被寄主識(shí)別并誘導(dǎo)抗病反應(yīng)，被稱為無毒基因，阻礙病原物的侵染。掌握這些效應(yīng)分子在致病

4、過程中的功能，將有助于對(duì)植物中抗病基因的挖掘以及篩選，進(jìn)而為抗病育種提供依據(jù)。
　　主要內(nèi)容包括:
　　1.辣椒痰霉轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析.通過對(duì)辣椒疫霉Pc35菌株非侵染階段（菌絲、孢子囊、游動(dòng)孢子、休止孢、休止孢萌發(fā)五個(gè)階段）、侵染前期（侵染擬南芥葉片后1小時(shí)到4小時(shí)）以及侵染后期（侵染擬南芥葉片后8小時(shí)到48小時(shí)）三個(gè)mRNA樣品進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，并利用得到的測(cè)序結(jié)果，在辣椒疫霉參考基因組中發(fā)現(xiàn)954個(gè)新基因;識(shí)別辣椒疫霉中存在

5、的多種可變剪接方式，同時(shí)進(jìn)一步估計(jì)了可變剪切對(duì)蛋白本身可能產(chǎn)生的影響;估計(jì)辣椒疫霉中基因的表達(dá)量;分析在轉(zhuǎn)錄組測(cè)序菌株以及基因組測(cè)序菌株之間可能存在的效應(yīng)分子多態(tài)性。
　　2.辣椒疫霉中elicitin的生物信息學(xué)分析.對(duì)辣椒疫霉中的elicitin進(jìn)行鑒定，根據(jù)序列及結(jié)構(gòu)特征劃分為elicitin及elicitin-like，并且將其與之前報(bào)道過的其他疫霉中的elicitin進(jìn)行比較，尋找辣椒疫霉中elicitin的特點(diǎn)。其次根

6、據(jù)elicitin的進(jìn)化特征，發(fā)現(xiàn)了elicitin在不同卵菌中經(jīng)歷著基因獲得和丟失。此外還根據(jù)轉(zhuǎn)錄組的表達(dá)量預(yù)測(cè)數(shù)值，發(fā)現(xiàn)辣椒疫霉中elicitin與此前報(bào)道的相同，在侵染過程中起到重要作用，而elicitin-like在侵染過程中則可能扮演了多種不同的角色。
　　3.大豆疫霉中PI3K基因的鑒定。通過blast以及蛋白功能域預(yù)測(cè)等方法，在大豆疫霉中鑒定出5個(gè)PI3K基因，分別歸屬于classⅠ和classⅢ。比較發(fā)現(xiàn)，這些PI