论文部分内容阅读
由Valsa mali引起的苹果树腐烂病在中国苹果产区发生普遍,危害严重,造成了巨大的经济损失,严重阻碍了苹果产业的发展。但由于缺乏病菌致病机理和寄主抗性的认识,生产上一直处于被动防治的状态,解析苹果树与V. mali的互作机制对病害防治和抗病育种具有重要意义。miRNA是一类内源小分子非编码RNA,可在转录后水平调控基因的表达参与植物与病原物互作过程。为了解析苹果树miRNAs调控寄主与V. mali互作的机理,本研究以伤口接种V. mali和PDA的富士苹果树枝条韧皮部组织构建small RNA文库,结合苹果基因组库,利用miRBase21.0数据库中已知的miRNAs鉴定保守miRNAs,依据miRNA和pre-miRNA的特征预测新的miRNAs,并分析对照和V. mali胁迫下差异表达的miRNAs;同时利用降解组高通量测序技术对相同样品测序鉴定靶标基因,并对差异表达miRNAs的靶标基因进行分析。主要结果如下: 1.构建了BMd(对照)和IVm(处理)两个small RNA文库,获得了来自138个前体的187条保守miRNAs,来自1178个前体的1189条新的候选miRNAs。其中BMd库有173条保守miRNAs,对应137个前体,有1164条新的候选miRNAs,对应1157个前体;IVm库有174条保守miRNAs,对应131个前体,有1179条新的候选miRNAs,对应1175个前体。 2.V. mali胁迫导致苹果树枝条miRNAs差异表达。BMd和IVm库中分别有23和39条miRNAs属于特异表达,1314条miRNAs属于共同表达;在侵染过程中,113条miRNAs上调表达,40条miRNAs下调表达(p ≤ 0.01,| log2(foldchange)| ≥ 1)。 3. 构建了TBMd(对照)和TBVm(处理)两个降解组文库,鉴定到353条miRNAs (包含158条属于保守miRNAs)靶向1077个功能基因,其中差异表达的miRNA(p ≤0.01)对应到106条靶基因。这些鉴定到的靶基因大部分属于转录因子,如NAC、TCP、MYB、SPL、SCL、ARF等,和部分抗病基因,如AFB2、At1g12290、RPM1、RPPL1、SNC1、WRKY33等,以及少数功能未知的序列。 4. 所有靶基因富集结果显示,参与的生化进程主要是“转录调控”、“细胞凋亡”、“植物超敏反应”、“防卫反应”和“生长素介导的信号通路”等;BMd和IVm库中差异表达的miRNAs对应的靶基因主要富集到“转录调控”、“生长素介导的信号通路”、“细胞核”和“SCF泛素连接酶复合体”,并分布在 124条KEGG通路里,最显著富集的通路包括“半胱氨酸和甲硫氨酸代谢”、“核糖体”、“自噬调控”和“蛋白质外运”等。 5. miRNAs与靶基因调控网络十分复杂,一条miRNA可以有多个靶标基因,同一个基因可以被多条miRNAs调控,且miRNA反馈调控sRNA通路关键元件Dicer和AGO蛋白。重要的是,高表达的保守的mdm-miR482b可能调控了多条抗病基因,其在侵染过程中下调表达,同时9条中度表达的新的miRNAs共同调控对几丁质反应的、在侵染过程中上调表达ATL2,暗示了这些miRNAs调控靶基因对寄主应答V. mali胁迫发挥了重要功能。