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近年来,水稻纹枯病在我国已经成为仅次于稻瘟病的重要病害,鉴于水稻抗病过程的复杂性以及抗性指标鉴定的多样性,传统方法解析水稻纹枯病抗性机制遭受很大制约并且进展缓慢。伴随着转录组技术的发展,其在大数据挖掘以及机制分析等相关方面所展示出的优势被广泛的应用于科学研究中。本研究以中抗品种特青和高感品种莱蒙特为材料,运用RNA-seq技术对两个品种不同侵染时间点进行转录组测序,通过比较不同时间点抗感转录差异以探讨水稻抗纹枯病的相关分子机制。同时基于比较转录组差异基因分析、共表达网络构建及抗病特异性模块挖掘筛选鉴定抗病相关基因,通过对基因功能的分析研究以期进一步解析水稻抗纹枯病的相关机制,亦为水稻抗纹枯病种质创制奠定相应基础。相关研究结果如下:1.为了探讨水稻抗纹枯病可能的分子机制,选取中抗材料特青和高感材料莱蒙特叶片接菌纹枯病菌AG1 IA,基于预试验的结果选择纹枯病菌AG1 IA侵染后的12、24、36、48和72 h取样,利用RNA-seq技术对5个侵染时期进行转录组测序。比较转录组分析结果表明伴随着纹枯病菌侵染时间的延长,相关的差异基因表达逐渐增加,莱蒙特不同时间点差异表达基因数目高于同时期特青中的基因数目,表明莱蒙特面临更大的侵染压力相对于特青。24 h和48 h是病原菌侵染的两个重要时期,这两个时期的差异基因表达数目远高于其他三个时期。对于前期(12 h)来说特青相关抗性基因和抗性代谢的富集要早于莱蒙特并且抗性富集条目比莱蒙特更丰富。综合两个品种的转录结果,我们共筛选到4802个差异表达基因并进行相关聚类比较分析。最后基于5个侵染时期的GO和KEGG富集比较,我们认为光合作用、光呼吸、苯丙氨酸类代谢以及茉莉酸途径在水稻抗纹枯病过程中起着至关重要的作用。通过比较转录组分析我们初步解析了水稻抵御纹枯病菌侵染的相关分子机制,为后期开展水稻抗纹枯病相关基因挖掘和功能研究奠定基础。2.基于前期的比较转录组分析,我们设定Transcripts per million>10作为筛选阈值,经过滤筛选在特青和莱蒙特中获得11947个差异共表达基因。利用加权共表达网络分析(WGCNA),对上述11947个差异基因进行模块化分析和共表达网络构建,以期搜寻同抗性相关的表达模块和关联基因。通过基因模块和共表达网络的比较分析,我们获得一些同抗性高度相关的基因模块,如特青早期的黄色模块和后期的黑色模块以及莱蒙特早期的绿松色模块和后期的棕色模块。基于核心基因分析筛选到一些同纹枯病抗性高度关联的基因,如VQ类蛋白基因和JAZ类基因。本研究中我们通过共表达网络比较分析进一步解析水稻纹枯病抗性相关机制,同时结合基因的功能注释及代谢分析为今后深入研究基因的功能以及其所参与的生物学过程等提供数据支撑。3.基于前期的比较转录组和共表达模块分析筛选到一个在特青中表现出高的转录表达而在莱蒙特中几乎没有转录表达的基因,定量检测结果同转录组结果一致并据此推测该基因有可能参与水稻纹枯病相关抗性过程。经BLAST比对以及文献查阅,该基因为水稻胞质类激酶OsRLCK5,亚细胞定位结果显示OsRLCK5分布于细胞质和细胞膜。酵母双杂交和双分子荧光互补试验结果显示OsRLCK5能够同OsGRX20和OsRBCS2分别互作。特青中OsRLCK5干涉表达以及莱蒙特中过表达结果显示特青中OsRLCK5干涉表达降低了水稻对纹枯病的抗性同时田间自然发病观察发现干涉株系发病程度要明显大于对照特青,而OsRLCK5在莱蒙特中的过表达增强了水稻对纹枯病的抗性。接菌后抗性相关基因定量检测结果显示莱蒙特中过表达OsRLCK5能够增加PR1、PR10和PAL的表达同时能够引起茉莉酸合成关键基因OsAOS2和OsAOC表达上调而特青中OsRLCK5干涉降低了上述基因的表达。NBT和DAB染色进行活性氧检测结果显示OsRLCK5能够影响活性氧的积累,对活性氧相关清除酶活性检测显示OsRLCK5参与调节活性氧清除酶的活性进而能够调节活性氧的动态平衡。综合上述结果,我们认为OsRLCK5能够通过调节抗性相关基因表达以及活性氧水平进而调节水稻纹枯病抗性。4.基于Transcripts per million值,比较转录组分析发现OsBURP16在中抗品种特青中24 h至72 h转录表达量显著高于莱蒙特。本研究通过在特青中OsBURP16的干涉表达以及莱蒙特中的过表达以试图探究OsBURP16对水稻纹枯病抗性的可能影响。转基因结果显示OsBURP16干涉降低了特青对纹枯病菌AG1 IA的抗性而过表达增强了莱蒙特对纹枯病的抗性。有别于以往的研究结果,亚细胞定位显示OsBURP16在细胞核中亦有分布。通过酵母双杂交筛选到一系列同OsBURP16互作基因,互作基因分析显示绝大部分基因参与水稻的相关抗逆过程,基于酵母双杂交结果我们认为OsBURP16广泛的参与植物体相关生物学过程并可能进一步影响水稻纹枯病抗性。对抗性相关基因定量检测结果显示PR10和PAL两个基因在过表达莱蒙特株系中的表达显著高于对照莱蒙特。综合上述结果我们认为OsBURP16有可能通过同相关调节植物抗逆基因互作以及参与调节抗性相关基因的表达进而影响水稻对纹枯病的抗性。