基于转录组测序的玉米抗灰斑病候选基因发掘与鉴定

发布时间：2020-06-12 18:01

【摘要】：玉米灰斑病(gray leaf spot,GLS)是世界范围内造成产量损失较为严重的玉米叶部病害。目前最有效的防控玉米灰斑病的方法是通过发掘抗病材料及筛选抗病基因用于抗病品种的选育。本试验以含有齐319目标抗病片段的染色体片段置换系(R)和感病材料为轮回亲本掖478(S)为试材,田间接种并取样,进行转录组测序及生物信息学分析,结合qGLS1.02精细定位结果,筛选和克隆重要的抗玉米灰斑病候选基因,分析基因结构和发病时期的表达模式,从而揭示玉米对灰斑病的抗性机理。主要研究结论如下:1.转录组测序共得536,328,566 clean reads,将所有样品的reads序列与B73基因组参考序列进行比对,共有约83.42%reads比对到参考基因组上。通过差异表达基因分析,接种0 h抗感材料差异表达基因数目最少;掖478接种0h与其接种后65d的差异表达基因最多;GO分析表明,差异基因富集在代谢、信号转导、细胞运输等过程;KEGG分析表明,植物-病原体互作代谢通路显著富集,Ca~(2+)在玉米防卫真菌侵染的信号传导中起重要作用,抗病材料的RIN4在ETI中参与了玉米灰斑病的早期抗性反应。2.结合精细定位区间和转录组测序数据基因差异倍数分析,将GRMZM2G153920预测为候选基因,命名为gls1,通过CDS序列比较发现S_gls1序列中存在17个碱基突变,9个碱基缺失。候选基因的表达量测定,表明R相对表达量82hpi极显著上调表达,说明82h是玉米抗灰斑病的重要时期。3.候选基因生物信息学分析表明,S_gls1氨基酸序列中发现9个氨基酸突变和3个氨基酸缺失;gls1编码蛋白属于Sugar transport superfamily;该蛋白由524个氨基酸组成,分子量为55.9 KDa,理论等电点为8.31,为不稳定蛋白;R_gls1和S_gls1具有2个活性位点;蛋白质亚细胞定位预测,表明该蛋白定位于叶绿体类囊体膜置信值最大;R_gls1和S_gls1均具有9个跨膜结构域,但跨膜结构域位置不同;R_gls1和S_gls1编码蛋白三维预测结构差异明显;该蛋白与高粱(putative polyol transporter)蛋白同源性最高,相似度为91.37%。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.131

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本文编号：2709904