小麦赤霉病主效位点Fhb1近等基因系的转录组测序以及感赤霉病相关基因的分析

发布时间：2017-06-26 20:14

  本文关键词：小麦赤霉病主效位点Fhb1近等基因系的转录组测序以及感赤霉病相关基因的分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：小麦赤霉病是世界温暖潮湿和半潮湿地区广泛发生的一种小麦毁灭性病害。由于小麦基因组的复杂性和自然条件下禾谷镰刀菌与宿主复杂的交互作用,小麦中控制与赤霉病响应相关的基因很大程度上仍然是未知的。Fhbl是小麦中与赤霉病抗性相关的最重要的基因座。因而小麦Fhb1位点一直是人们的研究热点。本研究对两个Fhb1近等基因系NIL75(抗赤霉病)和NIL98(感赤霉病)进行转录组测序,对转录本分别进行了有参比对和无参组装,其中在无参组装条件下我们发现了332个差异表达基因,而在有参比对条件下我们发现了2869个差异表达基因,并且发现苯丙烷合成途径、类黄酮合成途径和ABC转运蛋白途径等在抗感近等基因系间差异显著。Fhb1先前被定位于Contig ctg0954b上,我们将组装结果与小麦ctg0954b进行了比对,在各自组装条件下都比对到了10个差异表达基因。其中,在无参组装结果的比对中我们发现有一个基因Unigene29451(命名为TaS410)只在NIL98中特异表达,而NIL75中不表达,该基因位于ctg0954b上,且双侧标记为Xstsl89和Xsts142,该基因编码一种未知功能结构域的蛋白质(DUF659)和一种hAT(激活蛋白家族)二聚体。通过进化树分析发现小麦中TaS410基因与高粱的同源基因亲缘关系最近,推测可能是真菌和植物交互过程中通过水平转移而来的。NIL98中TaS410表达具有时空差异性,TaS410启动子区域存在响应病原菌诱导的顺式调控元件,可能导致赤霉菌侵染后该基因表达上调。该基因在感赤霉病病品种Wheaton、Jagger、Bobwhite和Clark中表达,但在宁7840、望水白、黄方柱、白三月黄和台湾小麦等携带Fhbl的品种中沉默。在NIL75中,TaS410第4外显子上1个核苷酸的缺失可能是导致转录提早终止和基因沉默的原因。开发了TaS410基因特异标记,该标记在宁7840/Clark衍生的RIL群体中与感病性极显著关联,这些结论表明TaS410的表达提高了赤霉病的感病性而它的沉默可能会导致小麦抗性的提高。因此我们开发的TaS410特异标记能用来协助排除感病等位基因来促进小麦抗赤霉病育种工作。此外,对TaS410在我国小麦微核心种质中的分布也进行了分析,在地方品种中由南到北、由东向西各麦区中频率呈现增加的趋势,在部分麦区的育成品种中频率也较高。
【关键词】：小麦 赤霉病 Fhb1近等基因系 转录组测序
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S435.121.45
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 本文所用缩略符号及中文对照7-8
• 第一章 文献综述8-17
• 1.1 小麦赤霉病8
• 1.2 小麦抗赤霉病主效QTL Fhb1精确定位和克隆8-9
• 1.3 Fhb1的抗病机制分析9-17
• 1.3.1 通过转录组学分析Fhb1的抗病机制9-12
• 1.3.2 通过蛋白质组学分析Fhb1的抗病机制12-13
• 1.3.3 通过代谢组学分析Fhb1的抗病机制13-17
• 第二章 小麦抗赤霉病近等基因系转录组分析17-35
• 2.1 引言17
• 2.2 材料与方法17-19
• 2.2.1 植物材料和赤霉病接种17
• 2.2.2 RNA文库构建和测序17-18
• 2.2.3 De novo组装和功能注释18
• 2.2.4 基因表达量计算和差异基因的筛选18-19
• 2.3 结论19-31
• 2.3.1 RNA纯度检测19
• 2.3.2 De novo初步组装结果19-20
• 2.3.3 基因功能注释结果20-22
• 2.3.4 在无参考序列条件下组装差异表达的基因22-25
• 2.3.5 有参考序列比对差异表达的基因25-30
• 2.3.6 与ctg0954b比对结果30-31
• 2.4 讨论31-34
• 2.4.1 无参组装和有参比对条件下差异表达基因的比较31-32
• 2.4.2 无参组装和有参比对条件下差异表达基因与小麦ctg0954b的比对32-34
• 2.5 结论34-35
• 第三章 小麦赤霉病感病基因TaS410的克隆及分析35-50
• 3.1 引言35-36
• 3.2 材料与方法36-38
• 3.2.1 植物材料和赤霉病接种36
• 3.2.2 转录组测序分析和De novo组装36
• 3.2.3 基因克隆和标记开发36-37
• 3.2.4 进化分析37
• 3.2.5 空间和时间表达模式37-38
• 3.2.6 启动子顺式调控元件38
• 3.3 结果38-47
• 3.3.1 在Fhb1近等基因系NIL75和NIL98中不转录本差异分析38
• 3.3.2 开发与Fhb1等位基因相关的TaS410标记38-41
• 3.3.3 在重组自交系群体中TaS410和赤霉病感病性的关系41-42
• 3.3.4 接种赤霉菌后TaS410的表达模式42-43
• 3.3.5 TaS410在谷类作物中的分布43-45
• 3.3.6 TaS410在小麦微核心种质中的分布以及与各个性状之间的关联45-47
• 3.4 讨论47-49
• 3.4.1 Fhb1位点的基因注释47-48
• 3.4.2 TaS410与赤霉病感病性的关系48
• 3.4.3 TaS410在被子植物中的保守性48-49
• 3.5 结论49-50
• 参考文献50-55
• 文章和专利55-56
• 致谢56-57

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1 姜鸽;小麦抗赤霉病主效基因Fhb1区间的重组体分析[D];南京农业大学;2014年

2 郑飞;小麦赤霉病主效位点Fhb1近等基因系的转录组测序以及感赤霉病相关基因的分析[D];扬州大学;2016年

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本文编号：487470