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金针菇是我国主要栽培的食用菌之一。但是工厂化栽培金针菇需要长时间的低温处理以诱导子实体的形成,于是需要消耗巨大的能源。培育高温型金针菇是解决此问题的一个重要方向。本研究以白色金针菇为实验材料,研究低温诱导金针菇菌丝向原基转变的分子机制,为高温型金针菇的培育和应用提供理论基础。所得主要研究结果与结论如下:(一)获得棉籽壳培养基上黑暗培养的菌丝和低温诱导形成的原基;进行de novo转录组测序,共得到53163640 clean reads,其中菌丝文库得到26888494clean reads和原基文库得到26275146 clean reads。De novo组装获得20157个AllUnigene,其中15058个All-Unigene得到注释;菌丝和原基的差异表达基因数为7935个,其中4025个上调,3910个下调。(二)通过差异表达基因的GO和KEGG pathway功能注释,对双组份系统转导途径、MAPK通路、非饱和脂肪酸途径、钙传导通路等进行分析。双组份系统转导途径中5个差异表达基因编码组氨酸激酶,3个在原基阶段呈表达量上调,2个呈下调。16个差异表达基因配对上MAPK通路。KEGG途径内质网蛋白加工过程的细胞质中热激蛋白Hsp70和Hsp90在原基表达量呈下调,Hsp40则呈上调,而在内质网内Hsp40呈下调。35个差异表达基因聚类至KEGG通路不饱和脂肪酸生物合成,并发现5个差异表达基因编码不饱和脂肪合成调控的△9-脂肪酸脱氢酶。钙传导通路中的unigene 3897和unigene 2842在菌丝和原基中差异表达。(三)对获得的转录组数据进行分子标记的开发。共检测出643个ESTSSRs。同时设计了1560对EST-SSRs引物。菌丝文库检测出5548个SNPs,原基文库检测出5955个SNPs。(四)对收集的菌丝和原基进行microRNA测序。菌丝材料获得约9.7M clean reads,而原基材料获得约8.4M clean reads;共获得21个microRNA;12个显著性差异表达microRNA,其中7个在原基阶段表达上调而5个则下调。对差异表达microRNA进行靶基因预测,PI3K-Akt信号通路中的Hsp90、S6和PP2A蛋白编码基因、内质网蛋白质处理通路中的Hsp70、UGGT、BiP和GRP94编码基因以及钙离子信号通路的ANT蛋白编码基因为重要的差异表达microRNA靶基因。(五)鉴定金针菇microRNA生物合成过程的关键酶DCL和AGO编码基因并对其进行克隆。金针菇DCL编码基因,CDS大小分别为4077bp、3183bp和4458bp,均有RNase III和Dicer结构域。金针菇AGO编码基因,CDS大小分别为2445bp、3039bp、2802bp和2772bp,均具有Piwi结构域和PAZ结构域。鉴定了温度感应蛋白DRK1和细胞膜非饱和脂质调节酶Mga2编码基因并进行克隆。DRK1具有保守的HAMP结构域。Mga2p有保守的ANK结构域。(六)鉴定了金针菇U6 snRNA,其序列与人类等的snRNA相比有较高的同源性。鉴定并克隆了3个金针菇U6启动子,其序列和米曲霉U6启动子等同源性低。构建了以H1启动子为g RNA转录启动子的H1-gRNA表达框、以金针菇FvU6启动子为gRNA转录启动子的Fv U6-g RNA表达框和以金针菇gpd启动子为gRNA转录启动子的gpd-gRNA表达框。最后对Cas9进行金针菇密码子优化并构建了FvCas9表达框。(七)drk1为目标突变基因,构建了pgfvs-hCas9-hph-gpd-D1/-D2/-D3和pgfvshCas9-hph-gpd-D1载体。PEG法转化金针菇YX74原生质体。6个拟转化子检测出hCas9部分片段但目标基因未发生突变。(八)drk1为目标突变基因,构建了p0390-hph-FvCas9-gpd-D1/-D5、p0390-hph-Fv Cas9-Fv U6-1-D4/-D5、p0390-hph-Fv Cas9-FvU6-2-D5和p0390-hph-Fv Cas9-FvU6-3-D5载体。通过ATMT法转化金针菇YX74菌丝球碎片。共获得27个拟转化子但在目标基因区域未能发现相关序列的改变。(九)PyrG为目标突变基因,建立FvCas9 in vivo和gRNA in vitro的CRISPRCas9突变技术。RT-qPCR、western blot及CDS全长测序,鉴定出含FvCas9的金针菇菌株FvCas9-1。体外制备gRNA。PEG法和电激法导入gRNA至菌株FvCas9-1的原生质体。共获得了153个拟突变子,鉴定结果显示PyrG未发生突变。(十)PyrG为目标突变基因,建立SpCas9-gRNA核酸蛋白复合物的CRISPRCas9突变技术。体外制备SpCas9蛋白和gRNA。电激法转化金针菇YX74原生质体,共获得53个拟突变子,鉴定结果显示PyrG未发生突变。