大豆疫霉的比较基因组与比较转录组研究

发布时间：2024-01-11 08:11

　　由大豆疫霉所引起的大豆根腐病严重影响着大豆的产量,甚至导致颗粒无收,威胁着全球的大豆粮食安全,每年在全世界范围内直接造成将近20亿美元的经济损失。大豆疫霉隶属于卵菌,虽然生长形态上与真菌类似,但在进化上与褐藻和硅藻等藻类亲缘关系较近,属于茸鞭生物界,这种差别使得疫霉菌与真菌在结构特征、代谢途径及侵染机制上存在很多差异,导致常规杀菌剂的使用对疫霉病害并不能形成长期有效的病害控制。因此开展疫霉菌致病分子机理的研究,是发展大豆疫病防控新策略与新技术的重要基础,对保障我国大豆生产具有重要意义。高通量测序技术的不断发展以及成本的逐渐降低让越来越多的病原菌基因组测序工作得以完成,推动了植物病原菌致病机理研究的进步。通过对多种植物病原卵菌进行全基因组测序发现,疫霉菌的一个显著特征是基因组中含有数百个效应子编码基因,它们在疫霉菌侵染寄主的过程中发挥了非常重要的作用,可以通过多种机制破坏植物抗病性,从而促进疫霉菌的侵染。因此,探究效应子的进化变异以及其转录调控的机制能够帮助我们深入认识疫霉菌并且为疫霉菌防控新药剂的开发提供候选靶标。本研究通过大豆疫霉比较基因组和比较转录组的分析,对大豆疫霉编码的效应子基...

【文章页数】：175 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
上篇 文献综述
    第一章 植物病原真菌及卵菌基因组学研究进展
        1 植物病原真菌及卵菌的基因组测序情况
        2 植物病原真菌及卵菌的基因组序列特征
        3 植物病原真菌及卵菌的基因组变异机制
        4 利用基因组学研究植物病原菌的致病机制
        参考文献
    第二章 植物病原真菌及卵菌转录组学研究进展
        1 植物病原菌的转录组研究方法
        2 病原菌与寄主互作在不同时期的转录多态性
        3 病原菌与寄主互作在不同组织的转录多态性
        4 效应子的转录调控机制研究
        参考文献
下篇 研究内容
    第一章 大豆疫霉4个生理小种代表性菌株的序列多态性分析
        1 材料与方法
            1.1 基因组序列的获取
            1.2 进化树的构建
            1.3 选择压力分析
            1.4 基因功能注释及转录分析
        2 结果与分析
            2.1 四个生理小种基因组序列比对
            2.2 等位基因序列多态性
            2.3 受选择压力作用的候选基因分析
            2.4 受选择基因的转录模式分析
            2.5 受选择的分泌蛋白编码基因分析
            2.6 具有存在/缺失多态性的基因分析
        3 讨论
        参考文献
    第二章 大豆疫霉RxLR效应子蛋白二级结构的分析及其与序列变异的关系
        1 材料与方法
            1.1 蛋白质序列和结构的获取
            1.2 蛋白质二级结构的预测
            1.3 分泌蛋白的预测
            1.4 RxLR效应子W/Y/L序列元件的鉴定
            1.5 富含α螺旋结构蛋白的鉴定
        2 结果与分析
            2.1 RxLR效应子富含α螺旋结构
            2.2 α螺旋结构主要分布在RxLR效应子的C端
            2.3 W/Y/L序列元件具有高度保守的蛋白质二级结构
            2.4 C端的序列变异和蛋白质结构紧密相关
            2.5 不同类型效应子的蛋白质二级结构分析
        3 讨论
        参考文献
    第三章 大豆疫霉侵染大豆不同组织的转录组分析
        1 材料与方法
            1.1 供试菌株和大豆品种
            1.2 培养基的配制
            1.3 大豆疫霉无性生活史阶段样品准备
            1.4 大豆叶片及根部的接种及样品准备
            1.5 RNA的提取与测序
            1.6 测序序列比对及表达量分析
            1.7 基因的功能注释
            1.8 多重序列比对及系统发育分析
            1.9 基因组DNA的提取
            1.10 荧光定量PCR
            1.11 大豆疫霉侵染进程的显微观察
            1.12 PEG介导的大豆疫霉原生质体转化技术
            1.13 CRISPR/Cas9介导的基因敲除
            1.14 PsBZPc29敲除转化子的筛选
            1.15 PsBZPc29敲除转化子生长速率和致病性测定
        2 结果与分析
            2.1 大豆疫霉在大豆根部和叶片侵染进程的比较
            2.2 转录组基本数据概述
            2.3 受侵染的大豆根部和叶片表现出不同的防卫反应
            2.4 大豆疫霉组织特异表达基因在侵染阶段上调表达
            2.5 组织特异表达基因的功能富集分析
            2.6 效应子基因具有组织特异表达模式
            2.7 碳水化合物水解酶编码基因具有组织特异表达模式
            2.8 水平转移基因与组织特异侵染
            2.9 敲除bZIP转录因子PsBZPc29影响大豆疫霉根部侵染
        3 讨论
        参考文献
    第四章 大豆疫霉长链非编码RNA的鉴定及分析
        1 材料与方法
            1.1 大豆疫霉样品准备
            1.2 RNA的提取与链特异测序
            1.3 长链非编码RNA的鉴定
            1.4 半定量PCR
            1.5 长链非编码RNA的转录数据分析
        2 结果与分析
            2.1 大豆疫霉lncRNAs的鉴定
            2.2 大豆疫霉lncRNAs的特征分析
            2.3 大豆疫霉lncRNAs在种间和种内不保守
            2.4 大豆疫霉lncRNAs具有阶段特异转录模式
            2.5 大豆疫霉lncRNAs在基因稀疏区聚集
            2.6 大豆疫霉lncRNAs周围存在大量的效应子编码基因
            2.7 大豆疫霉lncRNAs和相邻基因表达模式正相关
            2.8 大豆疫霉lncRNAs具有组织特异表达模式
        3 讨论
        参考文献
附录
全文总结及创新点
攻读博士学位期间发表的研究论文
致谢



本文编号：3877841