转录组与NBS基因家族分析挖掘鸭茅抗锈病候选基因

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:toerrisme
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
为了解决能源问题,实现地球的可持续性发展需求,高效清洁的固体氧化物燃料电池(SOFC)受到了广泛的关注。降低工作温度是目前主要的发展需求,要想确保电池整体运作效率,阴极材料
本文根据2015年11月和2016年5月在舟山沿岸渔场利用底拖网进行渔业资源调查所获得的资料,运用相对重要性指数、生物多样性指数、聚类分析、非度量多维标度排序分析、ABC曲线
随着化石能源日渐短缺以及传统火力发电造成的环境污染问题日益严重,可再生能源发电成为未来电力行业的发展趋势。风电、光伏等分布式电源(distributed generation,DG)控制灵
研究目的心血管疾病,尤其是急性心肌梗塞(AMI)会严重影响人们的健康。动脉粥样硬化是血管内斑块形成的基本病理过程。然而,目前临床上仍未有有效检测动脉粥样硬化斑块的非侵
目的:通过检测程序性死亡受体1(Programmed death-1,PD-1)和T细胞免疫球蛋白黏蛋白3(T-cell immunoglobulin domain and mucindomain containing molecule-3,TIM-3)在肝细胞
研究背景:结直肠癌是常见的消化道肿瘤之一,尽管手术切除原发或转移肿瘤是患者的最佳治疗,但多数结直肠癌患者手术不能达到完全根治。因此,放化疗在结直肠癌的治疗中有重要意
本文主要研究了三类在空间异质环境中的带有自发病的SIS传染病反应扩散模型,其中包括人口总数不变和变化两种情况.在人口总数变化的情况下,我们证明了在人口数量呈现Logistic
目的:线粒体是人体细胞核外唯一含有DNA的细胞器。线粒体DNA的功能实现不但与其结构的完整性有关还与其拷贝数有关,线粒体DNA的拷贝数增加被认为是总线粒体呼吸功能的代偿。
中国沙棘是我国北方地区优良的多用途树种,也是典型的克隆植物,其极强的克隆扩散能力可以使人工造林难以成活的地段得到植被覆盖。但近年来中国沙棘人工林发生大面积早衰甚至
本文以瑞士作家马丁·苏特的代表作《月之暗面》为例,基于卡尔·古斯塔夫·容格的心理分析学理论和费尔迪南德·特尼厄斯的社会学理论,分析主角在自性过程中产生的神迷现象及其心理学、社会学原因,最终尝试分析个体存在的现实可能性。结构上,本文分为引言、主体部分和结语三个部分:引言部分主要对研究问题、研究现状和论文结构进行概述;主体部分将对自性过程中的神迷现象进行论述,本质上是分别对自性的主要触发因素进行阐释;