水稻響應(yīng)紋枯病菌侵染的轉(zhuǎn)錄組分析與離體葉片抗紋枯病接種方法的研究.pdf

1、水稻(Oryza sativa)是世界最主要糧食作物。而由立枯絲核菌(Rhizoctoniasolani)引起的水稻紋枯病，是水稻三大病害之一，嚴(yán)重影響著水稻生產(chǎn)。因此，培育抗紋枯病水稻品種是保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要途徑。水稻對(duì)紋枯病的抗性屬于典型的數(shù)量性狀。迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)高抗或免疫的主基因抗病水稻材料，開(kāi)展抗紋枯病育種研究難度較大。本研究以受紋枯病菌株YN-7侵染的水稻品種泰粳394為材料，通過(guò)對(duì)被侵染的水稻材料進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，篩選

2、獲得了響應(yīng)紋枯病菌侵染的水稻差異表達(dá)基因。此外，為了提高水稻紋枯病抗性的研究效率和滿足抗紋枯病種質(zhì)材料大規(guī)模篩選的需要，我們通過(guò)優(yōu)化接種條件，改進(jìn)了現(xiàn)有水稻離體葉片抗紋枯病接種方法。主要研究結(jié)果為:
　　(1)分別從接種紋枯病菌株YN-7后10h和20 h的水稻品種泰粳394，以及相對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的未接種材料提取水稻RNA，運(yùn)用RNA-Seq技術(shù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析。對(duì)每個(gè)接種時(shí)間點(diǎn)以及每種處理?xiàng)l件，設(shè)置兩次生物學(xué)重復(fù)。共獲得968344

3、8條高質(zhì)量Clean Reads。通過(guò)比對(duì)水稻參考基因組序列，發(fā)現(xiàn)能夠匹配到基因上的Reads數(shù)占各文庫(kù)Clean Reads比例在70.63％-90.17％之間。其中，唯一位點(diǎn)匹配和多位點(diǎn)匹配的Clean Reads占各文庫(kù)的比例分別分布在67.31％-85.27％和3.32％-5.10％。對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行組間關(guān)聯(lián)性分析，發(fā)現(xiàn)在P≤0.05條件下，10h對(duì)照組、10h處理組、20 h對(duì)照組和20 h處理組的生物學(xué)重復(fù)組間相關(guān)性依次為0.

4、96、0.97、0.96和0.99，表明RNA-Seq測(cè)序數(shù)據(jù)的重復(fù)性強(qiáng)、可信度高。
　　(2)通過(guò)RPKM法計(jì)算基因表達(dá)量，在上述8個(gè)文庫(kù)中總共檢測(cè)到34496個(gè)水稻基因表達(dá)。利用NOIseq方法篩選差異表達(dá)基因(DEG)，與對(duì)照組比較，發(fā)現(xiàn)在接菌10 h和20 h后共計(jì)鑒定出361個(gè)DEGs。對(duì)上述361個(gè)DEGs進(jìn)行了GO聚類分析等，發(fā)現(xiàn)生物學(xué)過(guò)程、細(xì)胞位置和分子功能GO注釋的DEGs分別為136、205和170個(gè)。在水稻接

5、種紋枯病菌20 h后，多個(gè)PR1基因、編碼幾丁質(zhì)酶的相關(guān)基因、萜烯類化合物生物合成途徑相關(guān)基因和JA信號(hào)途徑相關(guān)基因被誘導(dǎo)，說(shuō)明這些途徑或相關(guān)基因參與了泰粳394對(duì)紋枯病菌侵染的抵御反應(yīng)。
　　(3)為了提高水稻抗紋枯病種質(zhì)材料的篩選和研究效率，本研究還對(duì)水稻離體葉片抗紋枯病接種方法進(jìn)行了改進(jìn)。利用紋枯病菌株YN-7和MH12分別接種水稻品種YSBR1、Lemont和泰粳394。對(duì)水稻離體葉片接種的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了更精確的控制，并采