论文部分内容阅读
白粉菌(Blumeria graminis tritici, Bgt)引起的白粉病对全球小麦(Triticumaestivum L.)作物造成严重的经济损失,因此系统研究抗白粉病基因的表达关系和抗病的分子机理至关重要。粗山羊草(Aegilops tauschii)作为六倍体小麦D基因组的供体,为六倍体小麦抗病提供很多抗源。DNA甲基化作为一个重要的表观遗传标记,影响许多基因表达,并参与植物抗病。因此研究粗山羊草对小麦白粉病抗性的表观遗传学机制,可以为小麦抗病遗传育种提供一定的理论依据。本文对白粉病抗性的表观遗传学机制进行了初步研究,主要研究结果如下：粗山羊草抗病品种(Y2280)通过抗侵入抵御白粉菌侵染,与感病品种(AL8/78)相比,白粉菌侵染后12h是侵染的关键时刻；高通量测序侵染Oh和12 h粗山羊草叶片的转录组和AGO4a (Argonaute 4a)捕获的sRNA (small RNA, sRNA),发现AGO4a对以A起始的长度为24 nt的小分子RNA有偏好性,接菌后AGO4a捕获的24 nt小分子RNA显著下调,且抗病材料中的下调强于感病材料,说明白粉菌抑制AGO4a捕获的24 nt小分子；高通量测序侵染12 h对照和接菌的粗山羊草叶片的全基因组甲基化和转录组,发现CG甲基化上调位点区域34个,CG甲基化下调位点区域104个,CHG甲基化上调位点区域26个,CHG甲基化下调位点区域106个,CHH甲基化上调位点区域1196个,CHH甲基化下调位点区域13673个,对CHH甲基化下调位点区域覆盖且侵染后上调表达的基因,进行GO富集分析,发现这些基因参与刺激应答和脂质代谢路径,说明白粉菌抑制CHH甲基化,诱导刺激应答和脂质代谢路径；对CHH甲基化下调位点区域覆盖基因分析,发现节律核心基因Circadian Clock Associatedl (CCA1),在持续光照条件下,检测CCA1基因的节律,发现其节律不变,振幅增强,说明白粉菌通过抑制节律基因的CHH甲基化,使节律基因振幅增强调控抗病性；对CHH甲基化下调位点区域覆盖基因分析,还发现Peroxidase (POX5, POX22), Cysteine-rich repeat secretory protein 55 precursor (CRP55), Cysteine-rich receptor-like protein kinase (CRK10, CRK25), Hormone metabolism brassinosteroid synthesis-degradation sterols (CYP51)和Methyl Jasmonate (JA)路径Lipoxygenase (LOX)等基因。在白粉菌侵染6 h,12 h,24 h和48 h材料中,检测这些基因的表达,发现白粉菌诱导这些基因的表达,说明白粉菌通过抑制这些基因的CHH甲基化,诱导基因表达,参与抗病性。粗山羊草表皮细胞中瞬时过表达POX5基因使细胞对白粉菌的抗病性增强。总之,白粉菌通过抑制AGO4a捕获的24 nt小分子相关的CHH甲基化,使节律基因振幅增强,诱导JA路径基因,参与抗病性。