致病疫霉溫度適應(yīng)性及其響應(yīng)高溫脅迫的轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、致病疫霉（Phytophthora infestans）引起的馬鈴薯晚疫病一直是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)上最具毀滅性的災(zāi)害之一。致病疫霉基因組測序的完成為研究致病疫霉表型差異和表達基因差異的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。本研究通過對不同溫度下致病疫霉的菌落直徑、產(chǎn)孢能力和致病力進行測定，找出溫度脅迫下表型差異較大的菌株，進而對其正常溫度和溫度脅迫下的轉(zhuǎn)錄組樣本進行分析，為進一步研究致病疫霉的抗逆機制提供了理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.溫度對致病疫霉生

2、長和無性產(chǎn)孢能力的影響:在10℃、12.5℃、15℃、17.5℃、20℃、22.5℃和25℃共七個溫度梯度下分別對采集自內(nèi)蒙古和河北地區(qū)的各8株致病疫霉菌株進行直徑的測量、生長率的測定和產(chǎn)孢量的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)20℃時采集自內(nèi)蒙古和河北的致病疫霉菌株的菌落直徑、生長率和產(chǎn)孢量最大，15℃～22.5℃時致病疫霉菌株的菌落直徑、生長率和產(chǎn)孢量差異不大。10℃和25℃時菌落直徑、生長率和產(chǎn)孢量均較小，其中25℃時不同致病疫霉菌株間直徑、生長率和產(chǎn)孢

3、量差異很大，說明高溫對不同致病疫霉的生長和繁殖影響較大。采集自內(nèi)蒙古的兩株致病疫霉菌株NY13-12和NY13-8在25℃時菌落直徑和產(chǎn)孢量差異最大，單位面積產(chǎn)孢量相差60倍。
　　2.溫度對致病疫霉致病力的影響:在10℃、12.5℃、15℃、17.5℃、20℃、22.5℃和25℃共七個溫度梯度下分別對采集自內(nèi)蒙古和河北各8株致病疫霉菌株進行致病力的測定，發(fā)現(xiàn)采集自內(nèi)蒙古和河北的致病疫霉菌株均在20℃時致病力最強，17.5℃～22

4、.5℃致病力差異不大且均較強，馬鈴薯離體葉片病斑面積大。10℃和12.5℃低溫條件不適宜致病疫霉的生長，致病力弱，馬鈴薯葉片幾乎不發(fā)病，25℃時溫度太高，不適宜致病疫霉生長且離體葉片容易腐爛，致病疫霉的致病力弱。
　　3.高溫脅迫下致病疫霉的轉(zhuǎn)錄組差異表達基因分析:對分別在20℃和25℃培養(yǎng)的NY13-12(1423)和NY13-8(1419)兩株致病疫霉菌株進行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)菌株1423在25℃和20℃有540個差異基因，分別

5、有212和328個差異基因顯著上調(diào)和下調(diào)，菌株1419在25℃和20℃有1379個差異基因，分別有512和867個差異基因顯著上調(diào)和下調(diào)，145個共同差異基因推測與響應(yīng)溫度脅迫相關(guān)，其中結(jié)合層次聚類結(jié)果預(yù)測了20個差異表達基因與響應(yīng)溫度脅迫相關(guān)。
　　4.高溫脅迫下致病疫霉差異基因的GO富集分析:對差異表達基因進行GO分類可分為生物學(xué)過程、細(xì)胞組分和分子功能三類。P1423_25vsP1423_20的540個差異基因功能注釋主要為

6、糖代謝、氧化還原過程、核糖體和氧化還原酶。P1419_25vsP1419_20的1379個差異基因功能注釋主要為糖代謝、單細(xì)胞生物代謝過程、膜被和離子結(jié)合。P1423_25vsP1423_20和P1419_25vsP1419_20的差異表達基因的GO注釋均包含糖代謝。145個與溫度脅迫相關(guān)的基因GO注釋為響應(yīng)脅迫和生殖發(fā)育。20個預(yù)測響應(yīng)溫度脅迫的差異表達基因中有4個基因的GO注釋包括響應(yīng)刺激和響應(yīng)脅迫。
　　5.高溫脅迫下致病疫

7、霉差異基因的KEGG富集分析:對差異表達基因進行KEGG富集分析，主要表現(xiàn)在糖酵解或糖異生、次級代謝產(chǎn)物生物合成和氨基酸生物合成。與溫度相關(guān)的145個溫度脅迫相關(guān)的基因富集到了31條KEGG途徑上，代謝途徑、磷酸鹽代謝、磷脂酰肌醇信號系統(tǒng)和內(nèi)吞作用與響應(yīng)脅迫有關(guān)。20個預(yù)測響應(yīng)溫度脅迫的差異表達基因富集到了5條KEGG途徑，包括糖酵解/糖異生、氨基酸生物合成、次級代謝生物合成、碳代謝和代謝途徑。
　　6.致病疫霉產(chǎn)孢相關(guān)基因及途徑