灰霉菌脅迫下小立碗蘚轉(zhuǎn)錄組測(cè)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(jìn)化地位，全基因組也已測(cè)序完成，是研究陸生植物抗病機(jī)制進(jìn)化歷程的理想材料。目前雖然已有了大量關(guān)于小立碗蘚抗病性的研究報(bào)道，但都是從形態(tài)學(xué)和生理生化等層面進(jìn)行探討的。而關(guān)于小立碗蘚在灰霉菌脅迫下轉(zhuǎn)錄組的研究還未見報(bào)道。本研究通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)研究分析小立碗蘚在灰霉菌脅迫下差異表達(dá)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(jī)制提供數(shù)據(jù)依據(jù)，為全面研究陸生植物防御機(jī)制進(jìn)化歷程奠定科學(xué)基

2、礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用生物信息學(xué)的方法對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析結(jié)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(jìn)行比較呈差異表達(dá)的基因分別有635、909、1449、2795個(gè)，其中上調(diào)表達(dá)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(diào)表達(dá)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(yīng)逐漸減弱。說(shuō)明，小立碗蘚對(duì)病原菌的防

3、衛(wèi)反應(yīng)可能是在小立碗蘚與病原菌互作早期。⑵對(duì)特定時(shí)期差異基因分析得到，只在12h、1d、2d、3d差異表達(dá)的基因分別有137、205、257、1733個(gè)，其中上調(diào)表達(dá)基因所占的比例分別為52.6%、78.0%、51.4%、26.7%。根據(jù)這些上調(diào)基因所占比例，說(shuō)明接種12h后的上調(diào)基因可能參與了其自發(fā)的積極主動(dòng)的防衛(wèi)反應(yīng)，同時(shí)說(shuō)明接種1d后小立碗蘚可能進(jìn)入了自主防衛(wèi)反應(yīng)的高峰期；接種2d的這個(gè)時(shí)段可能是小立碗蘚的自主防衛(wèi)與自我修復(fù)的分水

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

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

6、染。并啟動(dòng)了如p53、水楊酸（Salicylic acid,SA）、茉莉酸（Jasmonic acid,JA）或乙烯(ethyne,ET)、生長(zhǎng)素（Auxin）、細(xì)胞分裂素（CTK）、脫落酸(abscisic acid,ABA)等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑。除此之外，苯丙烷類生物合成路徑（Phenylpropanoid biosynthesis）相關(guān)基因都發(fā)生了不同程度的上調(diào)和下調(diào)，說(shuō)明小立碗蘚可能通過(guò)苯丙烷類代謝合成木脂素類、黃酮類、芪類等多酚化合