白背飛虱基因組測序及其受南方水稻黑條矮縮病毒侵染的轉錄組分析.pdf

1、白背飛虱是一種重要的農業(yè)害蟲，主要通過取食植物韌皮部汁液和傳播病毒兩種方式危害水稻。白背飛虱是目前已知傳播南方水稻黑條矮縮病毒(Southernrice black-streaked dwarf virus, SRBSDV)的特異介體昆蟲，SRBSDV在其體內以持久增殖方式擴增。由于缺少白背飛虱的基因組等信息，白背飛虱的相關生物學研究進展緩慢，包括白背飛虱與SRBSDV互作機制的研究。本課題針對這種研究現狀，首先對白背飛虱的基因組測序，

2、獲得了高質量的基因組序列;系統(tǒng)鑒定了白背飛虱的免疫相關基因;對感染SRBSDV的白背飛虱轉錄組進行詳細的比較分析。結果如下:
　　我們首先對每代白背飛虱進行同胞配對傳代，獲得基因組雜合度不斷降低的近交系。提取F6代個體的基因組DNA，構建一系列插入片段180 bp～40 kb的DNA文庫進行高通量測序，獲得了總量達到241.3 Gb測序深度為330X的原始序列。經組裝和拼接獲得約720 Mb的白背飛虱基因組序列，其Contig N

3、50為70.7kb, Scaffold N50為1.18 Mb。生物信息學分析白背飛虱基因組含有21，254個蛋白編碼基因。利用64個白背飛虱F1代和F2代個體，構建了23個RAD-seq文庫，鑒定發(fā)現2，386個遺傳標記，構建了15個遺傳連鎖群。這些連鎖群包括529個Scaffolds，占基因組總長度的71％;含13，626個基因，占基因總數的64％。
　　基于白背飛虱基因組和轉錄組信息，我們通過同源比對分析鑒定了348個免疫相

4、關基因，其中231個基因可以歸類至28個免疫基因家族和4個功能組中。為了研究免疫基因在白背飛虱抗SRBSDV過程中的作用以及SRBSDV侵染對白背飛虱產生的影響，我們分析了SRBSDV侵染的白背飛虱轉錄本。傳毒后不同個體SRBSDV S9-2表達水平在第12天和15天有10^6級別的差異。按照白背飛虱個體SRBSDV表達水平分組，提取高病毒滴度組(High viral titers，HVT)、中病毒滴度組(Median viral ti

5、ters，MVT)和非侵染組(Non-viruliferous，NVF)的白背飛虱RNA進行轉錄組測序。分析發(fā)現SRBSDV侵染對于介體白背飛虱基因表達具有廣泛影響。和健康對照組相比，我們在HVT，MVT和NVF組鑒定了278個共同上調表達基因和406個共同下調表達基因（差異倍數＞=2），這些基因參與了很多種生物學過程，在初級代謝通路和氧化還原反應中有一定的富集。鑒于NVF，MVT, HVT組白背飛虱含有SRBSDV漸次增加，分析發(fā)現1

6、，906個單向遞增基因(Monotonically increasing exprssion genes，MIEGs)和1，467個單向遞減基因(Monotonically decreasing exprssion genes，MDEGs)，這些基因表現出一定程度的病毒滴度依賴。RNAi通路基因在MIEGs中顯著富集，表明RNAi是白背飛虱抗SRBSDV病毒的一種主要免疫反應。對小RNA分析同樣證明白背飛虱RNAi通路在細胞和成蟲水平上