灰霉菌脅迫下小立碗蘚轉錄組測序研究.pdf

1、小立碗蘚是非維管束植物類群的模式植物且有著特殊的進化地位，全基因組也已測序完成，是研究陸生植物抗病機制進化歷程的理想材料。目前雖然已有了大量關于小立碗蘚抗病性的研究報道，但都是從形態(tài)學和生理生化等層面進行探討的。而關于小立碗蘚在灰霉菌脅迫下轉錄組的研究還未見報道。本研究通過轉錄組學技術研究分析小立碗蘚在灰霉菌脅迫下差異表達基因及其參與的代謝途徑，旨在為揭示小立碗蘚與灰霉菌互作機制提供數(shù)據依據，為全面研究陸生植物防御機制進化歷程奠定科學基

2、礎。
　　本研究主要內容包括：⑴利用生物信息學的方法對轉錄組測序分析結果表明，小立碗蘚接種灰霉菌12h、1d、2d、3d后分別與未接種的進行比較呈差異表達的基因分別有635、909、1449、2795個，其中上調表達基因所占的比例分別為58.6％、62.9%、47.3%、30.8%。出現(xiàn)這種上調表達基因先增多后減少的現(xiàn)象，是由于小立碗蘚接種灰霉菌后，隨著灰霉菌的侵染，植株的活性逐漸降低，防衛(wèi)反應逐漸減弱。說明，小立碗蘚對病原菌的防

3、衛(wèi)反應可能是在小立碗蘚與病原菌互作早期。⑵對特定時期差異基因分析得到，只在12h、1d、2d、3d差異表達的基因分別有137、205、257、1733個，其中上調表達基因所占的比例分別為52.6%、78.0%、51.4%、26.7%。根據這些上調基因所占比例，說明接種12h后的上調基因可能參與了其自發(fā)的積極主動的防衛(wèi)反應，同時說明接種1d后小立碗蘚可能進入了自主防衛(wèi)反應的高峰期；接種2d的這個時段可能是小立碗蘚的自主防衛(wèi)與自我修復的分水

4、嶺，而接種3d后小立碗蘚可能主要是進行自我修復。接種4個時間段共同差異表達的基因有149個；只在12h、1d、2d共同差異表達的基因有119個；只在1d、2d、3d共同差異表達的基因有139個；只在12h、2d時共同差異表達的基因有25個；只在12h、3d共同差異表達的基因有38個；在1d、3d共同差異表達的基因有58個；只在12h、1d、3d共同差異表達的基因有32個；只在12h、2d、3d共同差異表達的基因有43個。從這些數(shù)據可以看

5、出，在具有連續(xù)性的時期上特定差異表達的基因數(shù)量較多，且隨著時間的延長差異表達的基因數(shù)量也隨之增多，說明小立碗蘚與灰霉菌的互作可能是一個連續(xù)性的過程。⑶小立碗蘚接種灰霉菌后病原菌相關分子模式觸發(fā)免疫（PAMP-triggered immunity,PTI）系統(tǒng)和效應蛋白觸發(fā)免疫（Effector-triggered immunity,ETI）系統(tǒng)相關的基因都呈不同程度差異表達，說明小立碗蘚可能通過激活PTI系統(tǒng)和ETI系統(tǒng)來抵抗灰霉菌的侵

6、染。并啟動了如p53、水楊酸（Salicylic acid,SA）、茉莉酸（Jasmonic acid,JA）或乙烯(ethyne,ET)、生長素（Auxin）、細胞分裂素（CTK）、脫落酸(abscisic acid,ABA)等信號轉導路徑。除此之外，苯丙烷類生物合成路徑（Phenylpropanoid biosynthesis）相關基因都發(fā)生了不同程度的上調和下調，說明小立碗蘚可能通過苯丙烷類代謝合成木脂素類、黃酮類、芪類等多酚化合