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鸭茅(Dactylis glomerata L.)是重要的禾本科牧草,具有良好的再生性和广泛的适应性。在我国西南地区草牧业及石漠化治理中发挥着重要的作用,但在春夏季极易感染锈病,严重影响其饲草产量和品质及种子生产。通过鉴定分析鸭茅NBS抗病基因以及通过不同的抗病品种来解析其抗病分子机制,能有助于鸭茅的分子育种从而缓解和减少锈病对鸭茅产生的有害影响。本论文基于鸭茅基因组序列利用生物信息学的方法鉴定筛选出了鸭茅NBS抗病基因,然后通过对本课题筛选出的高抗(PI251814)和高感(PI292589)这两个材料进行锈病菌接种,选取接种7天和14天取样进行RNA-seq,并选取接种7天进行sRNA-seq,从转录水平探究鸭茅抗病分子机制变化,最后结合转录水平和NBS抗病基因挖掘鸭茅抗锈病基因,初步解析鸭茅抗锈病分子机理。主要结果如下:1、413个鸭茅NBS抗病基因的鉴定分析通过鸭茅基因序列比对,共鉴定到413个NBS抗病基因,涉及N、NL、CN和CNL四大类。染色体分析表明,413个NBS抗病基因在鸭茅的7条染色体上呈现不均匀分布,其中5号染色体上的基因分布最多,有99个。系统发育分析结果表明,两个主要分支中NBS抗病基因的数量差异较大,揭示了NBS抗性基因进化的复杂性。NBS抗病基因非生物胁迫条件下表达模式分析表明,11个NBS抗性基因在淹水条件下差异表达,5个NBS抗性基因既在淹水也在干旱胁迫下差异表达,仅有1个NBS抗性基因在淹水和热胁迫条件下均差异表达。2、鸭茅接种锈病菌后RNA-seq分析RNA-seq分析表明,接种7天后高抗(HR)材料的差异表达转录本(3920个)显著高于高感(HS)材料的差异表达转录本(1953个)。对仅在高感未接种7天的材料和高感接种7天的材料出现表达差异的基因(154个)以及高抗未接种7天和高抗接种7天后的出现差异表达的基因(1566个)进行KEGG分析时表明,“ath04626:Plant-pathogen interaction”在高抗(HR)材料中富集显著,而在高感(HS)材料中富集不显著。基于7630个基因进行WGCNA分析鉴定出黄色模块(yellow module)中692基因出现共表达趋势。Heatmap分析表明yellow module大部分基因在接种锈病菌后在高抗(HR)材料(接种7天和14天都明显过表达)和高感(HS)材料(接种7天过表达不明显且接种14天明显低表达)的表达模式差异显著。对yellow module中692个基因进行KEGG分析表明ath04626:(Plant-pathogen interaction)植物-病原菌相互作用途径富集最显著。3、鸭茅接种锈病菌后sRNA-seq分析通过sRNA-seq,鉴定出348个保守的miRNA并预测到110个novel miRNAs,其中123个miRNAs在接种和未接种锈病菌的材料间有表达差异。对差异表达miRNAs分析表明,86个miRNAs归属于24个miRNAs家族,并且29个差异表达miRNAs在高抗材料(HR)中特异表达。对高抗(HR)材料中特异表达的29个miRNAs的靶基因进行KEGG表明,在高抗(HR)材料中特异表达miRNAs的靶基因在ath04626:(Plant-pathogen interaction)植物-病原菌相互作用途径中显著富集。4、RNA-seq、sRNA-seq以及NBS抗病基因联合分析RNA-seq中发现的7630个差异表达基因中包含65个NBS抗病基因,其中单独在高抗(HR)材料中差异表达的NBS抗病基因有38个。有2个NBS抗病基因在非生物胁迫和生物胁迫中共差异表达。sRNA-seq中差异表达的123个miRNA对应的靶基因中包含207个NBS抗病基因,其中有43个单独在高抗(HR)材料中差异表达。RNA-seq分析中差异表达的6个基因和sRNA-seq分析中差异表达的6个靶基因共差异表达,这6个基因之中有4个基因(这4个基因均编码RPM1抗病蛋白的表达)都属于MIR399家族,zma-miR164h-5p、ath-miR399b、novel148这三个miRNA对应的靶基因在高抗(HR)材料中明显下调,gma-miR5368、bdi-miR1432、csi-miR399f-5p这三个miRNA对应的靶基因在高抗(HR)材料中明显上调,而高感(HS)材料中这些基因基本没有发生任何变化。通过上述结果推测在高抗(HR)材料中显著差异表达的基因通过信号进行转导并激活相关转录因子(WRKY、bZIP等)来调控转录,促进抗病基因的表达;通过调控鸭茅抗病相关通路如植物激素信号转导、植物-病原菌相互作用等的表达变化,从而调控鸭茅抗病防御反应。