本文研究内容包括三个部分,下面将分别从三个部分进行论述:1植物中微型反向重复转座子数据库(P-MITE)的构建微型反向重复转座子(miniature inverted-repeat transposable element,MITE)是一类长度较短的非自主型转座子,具有DNA转座子相似的结构,如末端反向重复(terminal inverted repeats,TIR)和正向序列重复(target site duplication,TSD)。与DNA转座子不同,MITE在基因组中有很高的拷贝,倾向于插入基因内或基因附近。MITE与基因的高度相关性可能预示着MITE在基因的调控中有着重要作用,可能是基因组进化和物种分化的动力之一。虽然关于MITE的研究有诸多报道,但由于缺乏各物种全基因组的MTIE信息和可以数据共享的平台,MITE的研究相对迟缓,特别是MITE的大规模组学分析。本研究中,我们利用软件MITE Digger、MITE-Hunter和我们实验室自己开发的程序RSPB从41个已经测序的植物基因组中从头鉴定MITE。对于每一个MITE家族,我们至少手工鉴定了1条种子序列,来确保MITE鉴定的可靠性。包括之前在水稻中鉴定的MITE序列,我们一共得到了3,527个MITE家族,共计2,332,901条MITE序列。不同物种中MITE家族和拷贝数都不同,总体而言高等植物中具有更多数量的MITE。物种MITE数量的大小与物种基因组大小正相关,表明MITE在基因组的进化中起着一定的作用。我们从水稻、玉米、小米和马铃薯基因中共发现了10个具有潜在跳跃活性的MITE组,每组均含有至少20个相同的MITE拷贝。为了方便MITE的研究,我们构建了MITE数据库网站(P-MITE,网址为http://pmite.hzau.edu.cn/,),用以存储本研究中产生的所有MITE数据,并在P-MITE数据库中提供了序列浏览、检索、BLAST和下载等功能。P-MITE平台的搭建将有利于促进人们对MITE起源、MITE扩增和MITE对基因的调控方式等方面的研究。2结合RNA-seq和BSA进行基因遗传定位的方法开发混合池分组分析法(Bulk segregant analysis,BSA)是一种可以快速找到与目标基因连锁的分子标记的方法。将第二代测序和RNA-seq测序技术结合起来,可以快速找到与目的表型相关的基因组区域。目前已有多种方法可以用来进行BSA RNA的分析,但这些方法的应用需要被研究物种有较好的参考基因组。本研究中,我们开发了一个利用BSA RNA进行数据分析的方法,snpMapper,并将该方法应用到3个不同群体的BSA RNA数据分析中。结果表明,snpMapper均可以在3个数据集中找到与目标基因相关的染色体区段,在没有较好参考基因组的情况下,snpMapper也可以找到与目标基因紧密连锁的单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphism,SNP)。因此,snpMapper是一个有效的BSA RNA-seq数据分析方法。3烟草中控制TMV侵染后产生无症状表型的基因的定位和克隆病毒在宿主体内的有效复制需要宿主提供合适的因子。尽管在过去的研究中报道了诸多植物体内参与病毒复制的宿主因子,但烟草中此类参与烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,TMV)复制的宿主因子没有报道。本研究中,我们通过图位克隆的方法在四倍体烟草中克隆到了2个参与烟草花叶病毒TMV-U1株系互作的宿主因子:NtTOM2A-Ntom和Nt TOM2A-Nsyl。遗传分析发现这2个基因是分别位于2个亚基因组上的同源基因(homoeologous gene)。2个基因同时发生突变,使得TMV病毒在烟草中的积累量大幅度下降,从而导致了symptomless表型。荧光定量PCR(qRT-PCR)分析发现,NtTOM2A在烟草不同组织中均有表达,在根中的表达水平略高,在接种病毒前后表达水平没有明显的变化。我们通过标记辅助选择构建了NtTOM2A-Nsyl的一个近等基因系,并对近等基因系及对照TI 203进行了转录组分析。转基因实验表明,来自11个物种的TOM2A均保留有协助TMV复制的功能。此外,我们还构建了番茄中SlTOM2A的转基因RNAi干涉系,鉴定了8株SlTOM2A mRNA水平被显著抑制的T0代转基因阳性苗。这些转基因材料将用于分析通过降低SlTOM2A mRNA表达水平,是否可以降低TMV在宿主内的积累量,从而培育抗TMV的番茄材料,为高抗育种提供新思路。