小麥矮縮病癥狀形成機(jī)制的初步解析.pdf

1、小麥矮縮病毒（Wheat dwarf virus.WDV）是由異沙葉蟬（Pasmmotettix alienus L.）以持久非增殖方式傳播的一種禾本科植物雙生病毒，該病毒引起的小麥矮縮病毒病是近年來我國西北部麥區(qū)嚴(yán)重發(fā)生的小麥病毒病害之一。受侵染的小麥植株典型癥狀表現(xiàn)為嚴(yán)重矮化，葉片黃化，有效分蘗減少，產(chǎn)量損失嚴(yán)重。但是目前關(guān)于小麥矮縮病毒致病的分子機(jī)理尚未開展深入研究。本文利用RNA-Seq技術(shù)對WDV侵染下的小麥轉(zhuǎn)錄組及小RNA進(jìn)

2、行測序分析，以期從分子水平上解析WDV誘導(dǎo)癥狀形成的致病機(jī)理。
　　首先應(yīng)用RNA-Seq測序技術(shù)分析了受小麥矮縮病毒侵染下小麥植株轉(zhuǎn)錄本變化。結(jié)果表明，激素信號通路及葉綠體光合作用相關(guān)基因可能在WDV誘導(dǎo)寄主癥狀形成方面起積極作用。根據(jù)轉(zhuǎn)錄組序列信息，利用同源分析，對高感小麥品種的激素相關(guān)差異基因進(jìn)行克隆。首次獲得了揚(yáng)麥12的內(nèi)根-貝殼杉烯合成酶（KSL3）、細(xì)胞分裂素N-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（UGT76C1）和油菜素甾醇受體激酶(B

3、RI1)三個基因的編碼區(qū)全長序列，長度分別為1827 bp、1344 bp和3663bp，分別命名為TaKSL3，TaUGT76C1和TaBRI1。并對獲得的基因進(jìn)行了保守結(jié)構(gòu)域、信號肽及跨膜區(qū)預(yù)測等生物信息學(xué)分析，為進(jìn)一步展開小麥與WDV的互作機(jī)制研究奠定基礎(chǔ)。
　　上述基因中，內(nèi)根-貝殼杉烯合成酶是赤霉素合成關(guān)鍵酶之一，而赤霉素常被認(rèn)為與寄主矮化癥狀的形成有關(guān)。為明確WDV侵染小麥植株后赤霉素含量變化與矮化癥狀形成的關(guān)系，利用

4、熒光定量實(shí)驗(yàn)方法分析了內(nèi)根-貝殼杉烯合成酶KSL3基因的轉(zhuǎn)錄水平，同時通過間接ELISA法分析WDV侵染對赤霉素含量的影響，并采用外施赤霉素分析受侵染小麥對外源赤霉素的反應(yīng)。結(jié)果表明WDV的侵染可導(dǎo)致植株體內(nèi)的赤霉素含量顯著降低，赤霉素合成途徑關(guān)鍵酶TaKSL3的相對表達(dá)量下降，通過外施赤霉素可在一定程度上緩解矮化癥狀。推測WDV侵染小麥后赤霉素合成受到抑制導(dǎo)致赤霉素含量降低，從而誘導(dǎo)矮化癥狀的發(fā)生。
　　此外，有研究表明來源于病

5、毒的小RNA(vsiRNA)可直接參與調(diào)控寄主靶標(biāo)基因的表達(dá)，進(jìn)而介導(dǎo)病毒引發(fā)黃化癥狀。為研究WDV來源的siRNA與病癥發(fā)生的相關(guān)性，我們首先利用RNA-Seq高通量測序技術(shù)，對小麥體內(nèi)病毒來源的siRNA進(jìn)行了分析。通過分析共獲得了15236231條reads，其中堿基長度19-26nt的reads有14481641條，占總數(shù)的95.05％;能比對到已報道序列的reads有1726212條，占總數(shù)的11.92％。這些vsiRNA長度

6、以21 nt、22 nt和24 nt為主，在互補(bǔ)鏈上的分布比例略大于病毒鏈。對長度為18-26nt的siRNA分析發(fā)現(xiàn)其5'堿基偏好性有所不同，特別是25 nt與26 nt的siRNA，其堿基A含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他三種堿基(U、G和C)。vsiRNA分布位置主要集中在基因組RNA5'端、編碼外殼蛋白(coat protein，CP)的轉(zhuǎn)錄區(qū)。病毒來源的小RNA分析結(jié)合轉(zhuǎn)錄組的測序結(jié)果有可能為寄主病癥相關(guān)的關(guān)鍵基因的發(fā)現(xiàn)提供線索，從而有助于解