玉米大斑病菌與玉米互作過程中病菌轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、玉米大斑病是由玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）引起的玉米葉部病害，該病是一種世界性的病害，在流行年份常造成巨大的經(jīng)濟損失。玉米大斑病菌可通過其分生孢子形成附著胞而侵入寄主組織，這是病菌致病過程的關(guān)鍵階段，也是在病菌與寄主互作研究領(lǐng)域的研究熱點之一。本研究將玉米大斑病菌分生孢子懸浮液接種于感病玉米B73和抗病玉米B73Ht，分別對接種24h后的玉米葉片與病菌的混合樣本進行轉(zhuǎn)錄組測序，進而利用生物信息學(xué)技術(shù)主要針對病

2、菌的差異表達基因進行系統(tǒng)分析，明確病菌在侵染感、抗寄主后基因表達的差異;并篩選出病菌在侵染感病及抗病寄主中具有顯著表達差異的分泌蛋白基因，利用Real-time PCR技術(shù)分析部分感興趣的基因在接種玉米0、12、24、48、72h及發(fā)病等階段的表達規(guī)律。主要研究結(jié)果如下:
　　1.通過比較病菌接種于感病寄主B73與分生孢子時期的轉(zhuǎn)錄本，共獲得了差異表達基因721個，其中上調(diào)基因213個，下調(diào)基因508個;通過比較病菌接種抗病寄主B

3、73Ht與分生孢子時期的轉(zhuǎn)錄本，共獲得了473個差異表達基因，其中上調(diào)基因40個，下調(diào)基因433個;進一步比較病菌接種抗/感寄主的轉(zhuǎn)錄本，共獲得了9個差異表達基因，這些基因均為下調(diào)基因。
　　2.通過對差異基因進行GO分類，發(fā)現(xiàn)將病菌接種到抗/感寄主后其差異表達基因多聚類在nucleotidase activity、5'-nucleotidase activity、NAD+ADP-ribosyltransferase activi

4、ty、transferase activity、transferring pentosyl groups、wound healing、response to wounding等6個條目中。
　　3.通過對差異表達基因進行KEGG富集分析，發(fā)現(xiàn)類固醇生物合成(Steroid biosynthesis)及苯丙氨酸代謝(Phenylalanine metabolism)等兩條途徑在病菌接種抗/感寄主中顯著富集。其中類固醇生物合成途徑在病

5、菌接種感病寄主B73后共富集了5個下調(diào)基因，苯丙氨酸代謝途徑在病菌接種抗病寄主B73Ht后共富集了3個上調(diào)基因。
　　4.對cAMP、MAPK等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑關(guān)鍵基因、Homeobox轉(zhuǎn)錄因子基因家族、部分分泌蛋白基因進行聚類分析，發(fā)現(xiàn)大部分基因在接種感/抗寄主后大部分基因表達水平均上調(diào);對14個黑色素合成相關(guān)基因進行聚類分析，病菌接種到感病寄主后5個基因表達水平下調(diào)，9個基因表達水平上調(diào);病菌接種到抗病寄主后有6個基因的表達水平下

6、調(diào)，8個基因表達水平上調(diào);研究還發(fā)現(xiàn)這些基因在接種抗/感寄主后基因表達趨勢相似。
　　5.利用Real time PCR技術(shù)對14個差異表達的分泌蛋白基因的表達水平進行分析，結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)相符;進一步對病菌接種抗/感寄主0、12、24、48、72h、發(fā)病等6個時間點的分泌蛋白基因表達水平進行分析，發(fā)現(xiàn)在供試的14個基因中絕大多數(shù)基因在接種24h后基因表達水平達到最大值，其余時間點基因處于較低表達水平。在對接種抗病寄主后病菌分泌蛋