谷子NBS類抗病基因的生物信息學分析及在銹菌脅迫中的表達.pdf

1、核苷酸結(jié)合位點(NBS)類型的抗病基因是植物抗病(R)基因中最大的一類。利用抗病基因的同源序列(RGAs)，獲得NBS類抗病基因的同源序列，并對其功能進行研究，可為進一步克隆R基因及其介導的抗病分子機制奠定基礎。本研究利用生物信息學方法，對谷子2個基因組序列（豫谷1號和張谷）進行分析，從中篩選出含有NBS結(jié)構(gòu)的RGAs，并分析了其數(shù)量、類型、系統(tǒng)進化關(guān)系等。通過geNorm、Normfinder、Bestkepper3個軟件分析了25S

2、 rRNA、18S rRNA、17SrRNA、GAPDH、ACTB和UBQ基因表達的穩(wěn)定性，確定了適于定量分析谷子基因表達的內(nèi)參基因。利用實時定量PCR(Q-PCR)技術(shù)，對其中2個NBS類RGAs在谷子抗銹過程中的表達水平進行分析，為明確NBS類RGAs的功能及其在抗病過程中分子機制奠定基礎。本研究獲得如下主要結(jié)果:
　　 1.利用同源序列比對，從豫谷1號中獲得了269個NBS類抗病基因同源序列(RGAs)，從張谷中獲得281

3、個NBS類RGAs。將2個谷子品種中所獲得的NBS類RGAs進行比較，發(fā)現(xiàn)164個基因的序列相似度達90％以上，其中72個基因的序列完全相同。
　　 2.將所獲得的NBS類RGAs進行分類，確定了所獲得的基因序列可分為6種類型:CC-NBS、CC-NBS-LRR、NBS、NBS-LRR、TIR-NBS和Others。分析發(fā)現(xiàn)，CC-NBS-LRR類RGAs的數(shù)量最多，TIR-NBS類RGAs數(shù)量最少。豫谷1號共有87個CC-NB

4、S-LRR類同源基因，占總數(shù)的35％;張谷中有81個CC-NBS-LRR類同源基因，占其總數(shù)的29％。豫谷1號僅有2個TIR-NBS類同源基因，張谷中沒有TIR-NBS類同源基因。
　　 3.通過對所獲得的NBS類RGAs進行物理定位分析，發(fā)現(xiàn)位于第8染色體上的基因數(shù)量最多（豫谷1號86個，張谷112個），在第9染色體上的基因數(shù)量最少（豫谷1號8個，張谷12個）。對來源不同的同一基因所在染色體的位置進行分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)基因在染色

5、體上的位置相同，僅有少數(shù)基因存在位置顛倒。通過對所獲得的NBS類RGAs進行分析發(fā)現(xiàn)，豫谷1號中有161個基因是以基因簇形式存在于基因組中的，共形成了34個基因簇;張谷中有151個基因形成了28個基因簇。其中最大的基因簇均位于第8條染色體上，分別含有12、16個基因。
　　 4.利用Q-PCR技術(shù)，對谷子ACTB、UBQ、17SrRNA、Gapdh、18S rRNA和25SrRNA基因的表達進行分析，發(fā)現(xiàn)25S rRNA在不同品

6、種的葉片中表達水平最為穩(wěn)定，其次是18S rRNA，因此25S rRNA和18S rRNA可作為基因表達研究的內(nèi)參基因。研究發(fā)現(xiàn)，豫谷1號在接種銹菌后的不同時間時，18S rRNA的表達水平最為穩(wěn)定;在豫谷1號不同組織中，17SrRNA的表達水平最為穩(wěn)定。
　　 5.對NBS-1(NBS)、NBS-2(NBS-LRR)基因進行Q-PCR分析，發(fā)現(xiàn)NBS-1、NBS-2在抗病品種十里香和感病品種豫谷1號中的表達規(guī)律基本一致，均為接