水稻响应纹枯病菌AG1 IA侵染比较转录组分析及抗性相关基因鉴定
发布时间：2023-06-10 12:49
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...
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 水稻纹枯病
1.1.1 纹枯病菌分类、生活史和病害流行
1.1.2 纹枯病菌侵染过程
1.1.3 纹枯病菌致病机制
1.1.4 水稻纹枯病鉴定
1.2 植物抗病机制
1.2.1 植物PTI免疫反应
1.2.2 植物ETI免疫反应
1.3 基于RNA-seq的植物抗病转录组学研究
1.4 立体依据和研究意义
第二章 基于RNA-Seq技术的纹枯病菌AG1 IA侵染水稻叶片比较转录组分析
2.1 材料与方法
2.1.1 试验材料
2.1.2 试验方法
2.1.3 菌丝侵染染色及观察
2.1.4 总RNA提取、cDNA文库构建及Illumina测序
2.1.5 转录组数据与参考基因组序列比对
2.1.6 转录本组装、合并与比较分析
2.1.7 转录本定量分析
2.1.8 转录本数据探索分析
2.1.9 时间序列表达模式挖掘
2.1.10 SOM网络的基因表达数据聚类
2.1.11 功能富集分析
2.1.12 荧光定量PCR验证
2.2 结果与分析
2.2.1 关于材料的选择和取样时间点的确定
2.2.2 转录组样本的测序结果统计
2.2.3 转录组数据注释
2.2.4 水稻转录组数据的聚类分析和基因表达情况的Real-time PCR检测
2.2.5 特青和莱蒙特各接种时间点差异基因分析
2.2.6 特青和莱蒙特上调差异基因的GO富集分析
2.2.7 特青和莱蒙特差异表达基因KEGG富集分析
2.2.8 苯丙氨酸类代谢
2.2.9 茉莉酸代谢
2.2.10 基于自组织映射网络的基因聚类
2.3 讨论
2.3.1 光合作用
2.3.2 光呼吸
2.3.3 抗性次生代谢产物
2.3.4 植物-病原物互作
2.3.5 茉莉酸信号途径
第三章 基于WGCNA的水稻纹枯病抗感基因模块识别及共表达网络构建分析
3.1 试验材料与方法
3.1.1 数据收集及处理
3.1.2 基因共表达网络构建与基因模块划分
3.1.3 基因共表达模块与表型和外界作用的关联
3.1.4 基于核心基因的基因共表达网络构建
3.1.5 模块内基因功能注释
3.2 结果与分析
3.2.1 样品聚类
3.2.2 基因共表达网络的构建
3.2.3 特青特异性模块查找及分析
3.2.4 莱蒙特特异性模块查找及分析
3.2.5 特青和莱蒙特枢纽基因表达网络比较
3.2.6 全局核心基因分析及抗性核心基因分析
3.3 讨论
第四章 水稻胞质激酶OsRL CK5调节水稻的纹枯病抗性
4.1 试验材料
4.2 试验方法
4.2.1 序列分析
4.2.2 水稻叶片总DNA提取(CTAB法)
4.2.3 总RNA提取
4.2.4 质粒小量提取方法
4.2.5 OsRL CK5 PCR扩增和载体构建
4.2.6 亚细胞定位
4.2.7 酵母双杂交技术
4.2.8 酵母质粒提取
4.2.9 双分子荧光互补技术
4.2.10 cDNA合成和qRT-PCR
4.2.11 农杆菌转化及注射本生烟
4.2.12 病原菌接菌及鉴定
4.2.13 叶绿素含量测定
4.2.14 抗性相关基因测定
4.2.15 活性氧检测
4.2.16 相关防御酶测定
4.3 结果与分析
4.3.1 OsRL CK5基因表达分析
4.3.2 OsRL CK5基因编码蛋白质生物信息学分析
4.3.3 OsRL CK5蛋白质的保守结构域及同源性
4.3.4 OsRL CK5基因亚细胞定位
4.3.5 酵母双杂交和BiFC验证
4.3.6 OsRL CK5干涉降低了特青对纹枯病的抗性
4.3.7 OsRL CK5过表达增强了莱蒙特对纹枯病的抗性
4.3.8 接菌后叶绿素含量变化
4.3.9 活性氧及相关防御酶基因表达
4.3.10 抗性相关基因
4.3.11 茉莉酸合成相关基因
4.4 讨论
第五章 OsBURP16对水稻纹枯病抗性的研究
5.1 试验材料与方法
5.1.1 试验材料及生长条件
5.1.2 DNA提取
5.1.3 叶片总RNA提取
5.1.4 质粒提取
5.1.5 载体构建和水稻遗传转化
5.1.6 亚细胞定位
5.1.7 酵母双杂交及酵母质粒提取
5.1.8 qRT-PCR
5.1.9 农杆菌转化及注射本生烟
5.1.10 病原菌接菌
5.1.11 抗性相关基因检测
5.1.12 数据分析
5.2 结果与分析
5.2.1 接菌后OsBURP16基因表达特点
5.2.2 OsBURP16亚细胞定位
5.2.3 酵母双杂交
5.2.4 干涉降低了特青对纹枯病菌AG1 IA抗性
5.2.5 过表达增强了莱蒙特对纹枯病菌AG1 IA抗性
5.2.6 抗性相关基因测定
5.3 讨论
5.4 研究存在的不足
参考文献
附录1
附录2
附录3
附录4
附录5
附录6
附录7
攻读博士学位期间学术成果完成情况
致谢
本文编号：3832914
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 水稻纹枯病
1.1.1 纹枯病菌分类、生活史和病害流行
1.1.2 纹枯病菌侵染过程
1.1.3 纹枯病菌致病机制
1.1.4 水稻纹枯病鉴定
1.2 植物抗病机制
1.2.1 植物PTI免疫反应
1.2.2 植物ETI免疫反应
1.3 基于RNA-seq的植物抗病转录组学研究
1.4 立体依据和研究意义
第二章 基于RNA-Seq技术的纹枯病菌AG1 IA侵染水稻叶片比较转录组分析
2.1 材料与方法
2.1.1 试验材料
2.1.2 试验方法
2.1.3 菌丝侵染染色及观察
2.1.4 总RNA提取、cDNA文库构建及Illumina测序
2.1.5 转录组数据与参考基因组序列比对
2.1.6 转录本组装、合并与比较分析
2.1.7 转录本定量分析
2.1.8 转录本数据探索分析
2.1.9 时间序列表达模式挖掘
2.1.10 SOM网络的基因表达数据聚类
2.1.11 功能富集分析
2.1.12 荧光定量PCR验证
2.2 结果与分析
2.2.1 关于材料的选择和取样时间点的确定
2.2.2 转录组样本的测序结果统计
2.2.3 转录组数据注释
2.2.4 水稻转录组数据的聚类分析和基因表达情况的Real-time PCR检测
2.2.5 特青和莱蒙特各接种时间点差异基因分析
2.2.6 特青和莱蒙特上调差异基因的GO富集分析
2.2.7 特青和莱蒙特差异表达基因KEGG富集分析
2.2.8 苯丙氨酸类代谢
2.2.9 茉莉酸代谢
2.2.10 基于自组织映射网络的基因聚类
2.3 讨论
2.3.1 光合作用
2.3.2 光呼吸
2.3.3 抗性次生代谢产物
2.3.4 植物-病原物互作
2.3.5 茉莉酸信号途径
第三章 基于WGCNA的水稻纹枯病抗感基因模块识别及共表达网络构建分析
3.1 试验材料与方法
3.1.1 数据收集及处理
3.1.2 基因共表达网络构建与基因模块划分
3.1.3 基因共表达模块与表型和外界作用的关联
3.1.4 基于核心基因的基因共表达网络构建
3.1.5 模块内基因功能注释
3.2 结果与分析
3.2.1 样品聚类
3.2.2 基因共表达网络的构建
3.2.3 特青特异性模块查找及分析
3.2.4 莱蒙特特异性模块查找及分析
3.2.5 特青和莱蒙特枢纽基因表达网络比较
3.2.6 全局核心基因分析及抗性核心基因分析
3.3 讨论
第四章 水稻胞质激酶OsRL CK5调节水稻的纹枯病抗性
4.1 试验材料
4.2 试验方法
4.2.1 序列分析
4.2.2 水稻叶片总DNA提取(CTAB法)
4.2.3 总RNA提取
4.2.4 质粒小量提取方法
4.2.5 OsRL CK5 PCR扩增和载体构建
4.2.6 亚细胞定位
4.2.7 酵母双杂交技术
4.2.8 酵母质粒提取
4.2.9 双分子荧光互补技术
4.2.10 cDNA合成和qRT-PCR
4.2.11 农杆菌转化及注射本生烟
4.2.12 病原菌接菌及鉴定
4.2.13 叶绿素含量测定
4.2.14 抗性相关基因测定
4.2.15 活性氧检测
4.2.16 相关防御酶测定
4.3 结果与分析
4.3.1 OsRL CK5基因表达分析
4.3.2 OsRL CK5基因编码蛋白质生物信息学分析
4.3.3 OsRL CK5蛋白质的保守结构域及同源性
4.3.4 OsRL CK5基因亚细胞定位
4.3.5 酵母双杂交和BiFC验证
4.3.6 OsRL CK5干涉降低了特青对纹枯病的抗性
4.3.7 OsRL CK5过表达增强了莱蒙特对纹枯病的抗性
4.3.8 接菌后叶绿素含量变化
4.3.9 活性氧及相关防御酶基因表达
4.3.10 抗性相关基因
4.3.11 茉莉酸合成相关基因
4.4 讨论
第五章 OsBURP16对水稻纹枯病抗性的研究
5.1 试验材料与方法
5.1.1 试验材料及生长条件
5.1.2 DNA提取
5.1.3 叶片总RNA提取
5.1.4 质粒提取
5.1.5 载体构建和水稻遗传转化
5.1.6 亚细胞定位
5.1.7 酵母双杂交及酵母质粒提取
5.1.8 qRT-PCR
5.1.9 农杆菌转化及注射本生烟
5.1.10 病原菌接菌
5.1.11 抗性相关基因检测
5.1.12 数据分析
5.2 结果与分析
5.2.1 接菌后OsBURP16基因表达特点
5.2.2 OsBURP16亚细胞定位
5.2.3 酵母双杂交
5.2.4 干涉降低了特青对纹枯病菌AG1 IA抗性
5.2.5 过表达增强了莱蒙特对纹枯病菌AG1 IA抗性
5.2.6 抗性相关基因测定
5.3 讨论
5.4 研究存在的不足
参考文献
附录1
附录2
附录3
附录4
附录5
附录6
附录7
攻读博士学位期间学术成果完成情况
致谢
本文编号：3832914
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