不同地理区域果生刺盘孢遗传分化及差异基因表达研究

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油茶炭疽病是造成我国油茶产业严重经济损失的重大病害,已有的研究表明,果生刺盘孢菌C.fructicola是我国油茶炭疽病病原菌的优势菌,不同地理区域的果生刺盘孢菌表现出不同的致病力。本研究利用重测序技术对不同地理种群的果生刺盘孢菌的全基因组进行测定,利用全基因组数据通过遗传进化关系分析、主成分分析和群体遗传结构分析、群体遗传指数揭示了不同地理区域果生刺盘孢菌的遗传分化,通过比对参考基因,筛选关键差异基因,利用qRT-PCR验证差异基因的表达。揭示不同地理区域果生刺盘孢的遗传分化和及其差异基因,有助于油茶炭疽病的针对性防治同时也有利于油茶炭疽病的绿色防控及油茶产业的健康经营。主要研究结论如下:不同地理区域果生刺盘菌差异基因的筛选:6个样本总共获得了 11.85Gb全基因组重测序数据,高质量占比分别为99.65%、99.69%、99.42%、99.65%、99.53%和99.67%,6个样本与参考基因的比对率在91.95%~95.24%之间;根据SNP和InDel注释分析结果,总共获得248135个SNP变异位点和24331个InDel变异位点,36026个非同义突变SNP和1813个编码区移码InDel;对于邵阳和五指山种群的SV检测及注释结果,只在邵阳种群中存在的结构变异数目为37,只在五指山种群中存在的有65个。邵阳和五指山无论是结构变异类型还是数目都存在明显的差异。根据CNV的注释结果,只在邵阳种群中存在的CNV数目为101,只在五指山种群中存在的有216个。邵阳和五指山的CNV也存在明显的差异。说明果生刺盘孢全基因组在这两个地理种群间存在着丰富的多态性;本研究通过对所有非同义突变SNP和编码区移码InDel进行注释、筛选出了 6个嘌呤核苷酸合成代谢相关基因和6个苯丙氨酸和β-丙氨酸代谢相关基因。不同地理区域果生刺盘孢的遗传分化:遗传进化关系分析、主成分分析和群体遗传结构分析揭示果生刺盘孢五指山种群与邵阳种群间的遗传差异。五指山种群和邵阳种群之间存在明显的遗传差异,同时五指山种群的遗传多样性明显大于邵阳种群;为了进一步反映两个种群间遗传分化的程度,同时量化两者种群间的遗传差异。本研究分析了两个种群的群体遗传指数,结果显示在果生刺盘孢五指山种群和邵阳种群具有丰富的多态性,两个种群之间存在显著的遗传分化,五指山种群的遗传多样性都大于邵阳种群。不同地理区域果生刺盘孢差异基因表达分析:6个嘌呤核苷酸合成代谢相关基因CGGC511342、CGGC511516、CGGC513215、CGGC515250、CGGC53653、CGGC55691在湖南邵阳的种群中相对表达量低而且相对稳定,但是在五指山种群中则呈现明显的上调。由此可以说明海南五指山种群嘌呤核苷酸代谢的相关基因出现了明显的遗传分化,使海南五指山种群在嘌呤核苷酸代谢方面的调控更加全面。进一步验证表明 CGGC511342、CGGC511516、CGGC513215、CGGC515250、CGGC53653、CGGC55691与果生刺盘孢的致病力相关。苯丙氨酸和β-丙氨酸代谢相关基因 CGGC511752、CGGC51143、CGGC53992、CGGC56029、CGGC58028、CGGC58827在海南五指山的种群中的表达量明显低于邵阳种群而且相对稳定。由此可以说明海南五指山种群苯丙氨酸和β-丙氨酸代谢的相关基因出现了明显的遗传分化。但是在本研究涉及的五指山菌株中在苯丙氨酸和β-丙氨酸代谢并没有表现出明显的规律。
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