水稻-稻瘟菌蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析.pdf

1、稻瘟病是水稻（Oryza sativaL.）三種最常見的病害之一，由稻瘟病菌（Magnaporthe Grisea）侵染引起，在全世界范圍內(nèi)每年大約造成15％的水稻產(chǎn)量損失。根據(jù)基因--基因的作用原理，稻瘟菌與水稻跨物種間的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)互作可能在稻瘟菌侵染水稻的過程中發(fā)揮重要作用。本文首先構(gòu)建一個(gè)跨物種間蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的互作數(shù)據(jù)庫，然后應(yīng)用同源關(guān)系、互作結(jié)構(gòu)域和蛋白質(zhì)功能的策略建立水稻-稻瘟菌的跨物種蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)，最后分析了在互作網(wǎng)

2、絡(luò)中稻瘟病蛋白質(zhì)對(duì)水稻各個(gè)代謝途徑的影響機(jī)制，主要研究結(jié)果如下。
　　1.水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)互作對(duì)的預(yù)測。利用 Interolog、Domain-Domain、參與互作稻瘟病蛋白質(zhì)的類型三個(gè)角度預(yù)測水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)的互作，建立了水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)的互作網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)包含27個(gè)稻瘟菌蛋白質(zhì)和236個(gè)水稻蛋白質(zhì)，它們之間產(chǎn)生523個(gè)的互作對(duì)。其中來自稻瘟菌的蛋白質(zhì)在該互作網(wǎng)絡(luò)中的平均連接度為19.37，高于來自水稻的蛋白質(zhì)的連接

3、度（2.22）。表明來自稻瘟菌的蛋白質(zhì)在水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)中起重要作用。
　　2.水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估。通過構(gòu)建隨機(jī)互作網(wǎng)絡(luò)及支持向量機(jī)（SVM）分類策略，對(duì)上述獲得的水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明與1000個(gè)隨機(jī)互作網(wǎng)絡(luò)相比，上述構(gòu)建的水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)顯著富集了稻瘟菌的致病基因，其P值<0.0001。用SVM分類器對(duì)互作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行試分類，在十乘交叉驗(yàn)證時(shí)，分類的準(zhǔn)確率達(dá)到

4、93.85%，獨(dú)立測試驗(yàn)證時(shí)的分類準(zhǔn)確率達(dá)到84.67%。表明上述構(gòu)建的水稻-稻瘟病菌間蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)能準(zhǔn)確描述稻瘟菌的侵染機(jī)制。
　　3.水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)的GO分析。對(duì)上述驗(yàn)證獲得的水稻-稻瘟菌間蛋白質(zhì)的互作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能分割，獲得228個(gè)大小不一的互作模塊，其中最大的互作主要模塊有3684個(gè)節(jié)點(diǎn)。GO功能注釋分析表明這些模塊參與不同的代謝過程，其中在稻瘟菌蛋白質(zhì)的互作因子中，有10個(gè)水稻蛋白質(zhì)在水稻多個(gè)代謝途徑中起到

5、節(jié)點(diǎn)作用。
　　4.水稻-稻瘟病菌蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)的功能分析。下載三種病原，包括稻瘟菌、條紋病毒和清枯菌，侵染下水稻葉片的基因表達(dá)芯片數(shù)據(jù)，分析上述獲得的調(diào)控模塊在不同病原侵染下的作用機(jī)制。結(jié)果表明在三種不同病原侵染過程中共同的主調(diào)控因子有150個(gè)，其中泛素蛋白質(zhì)酶途徑（Ubiquitin proteasome pathway）在三種侵染狀態(tài)下的水稻中都得到了富集，細(xì)胞凋亡信號(hào)途徑（ Apoptosis signaling path