白背飛虱基因組測序及其受南方水稻黑條矮縮病毒侵染的轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、白背飛虱是一種重要的農(nóng)業(yè)害蟲，主要通過取食植物韌皮部汁液和傳播病毒兩種方式危害水稻。白背飛虱是目前已知傳播南方水稻黑條矮縮病毒(Southernrice black-streaked dwarf virus, SRBSDV)的特異介體昆蟲，SRBSDV在其體內(nèi)以持久增殖方式擴(kuò)增。由于缺少白背飛虱的基因組等信息，白背飛虱的相關(guān)生物學(xué)研究進(jìn)展緩慢，包括白背飛虱與SRBSDV互作機(jī)制的研究。本課題針對這種研究現(xiàn)狀，首先對白背飛虱的基因組測序，

2、獲得了高質(zhì)量的基因組序列;系統(tǒng)鑒定了白背飛虱的免疫相關(guān)基因;對感染SRBSDV的白背飛虱轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行詳細(xì)的比較分析。結(jié)果如下:
　　我們首先對每代白背飛虱進(jìn)行同胞配對傳代，獲得基因組雜合度不斷降低的近交系。提取F6代個(gè)體的基因組DNA，構(gòu)建一系列插入片段180 bp～40 kb的DNA文庫進(jìn)行高通量測序，獲得了總量達(dá)到241.3 Gb測序深度為330X的原始序列。經(jīng)組裝和拼接獲得約720 Mb的白背飛虱基因組序列，其Contig N

3、50為70.7kb, Scaffold N50為1.18 Mb。生物信息學(xué)分析白背飛虱基因組含有21，254個(gè)蛋白編碼基因。利用64個(gè)白背飛虱F1代和F2代個(gè)體，構(gòu)建了23個(gè)RAD-seq文庫，鑒定發(fā)現(xiàn)2，386個(gè)遺傳標(biāo)記，構(gòu)建了15個(gè)遺傳連鎖群。這些連鎖群包括529個(gè)Scaffolds，占基因組總長度的71％;含13，626個(gè)基因，占基因總數(shù)的64％。
　　基于白背飛虱基因組和轉(zhuǎn)錄組信息，我們通過同源比對分析鑒定了348個(gè)免疫相

4、關(guān)基因，其中231個(gè)基因可以歸類至28個(gè)免疫基因家族和4個(gè)功能組中。為了研究免疫基因在白背飛虱抗SRBSDV過程中的作用以及SRBSDV侵染對白背飛虱產(chǎn)生的影響，我們分析了SRBSDV侵染的白背飛虱轉(zhuǎn)錄本。傳毒后不同個(gè)體SRBSDV S9-2表達(dá)水平在第12天和15天有10^6級(jí)別的差異。按照白背飛虱個(gè)體SRBSDV表達(dá)水平分組，提取高病毒滴度組(High viral titers，HVT)、中病毒滴度組(Median viral ti

5、ters，MVT)和非侵染組(Non-viruliferous，NVF)的白背飛虱RNA進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。分析發(fā)現(xiàn)SRBSDV侵染對于介體白背飛虱基因表達(dá)具有廣泛影響。和健康對照組相比，我們在HVT，MVT和NVF組鑒定了278個(gè)共同上調(diào)表達(dá)基因和406個(gè)共同下調(diào)表達(dá)基因（差異倍數(shù)＞=2），這些基因參與了很多種生物學(xué)過程，在初級(jí)代謝通路和氧化還原反應(yīng)中有一定的富集。鑒于NVF，MVT, HVT組白背飛虱含有SRBSDV漸次增加，分析發(fā)現(xiàn)1

6、，906個(gè)單向遞增基因(Monotonically increasing exprssion genes，MIEGs)和1，467個(gè)單向遞減基因(Monotonically decreasing exprssion genes，MDEGs)，這些基因表現(xiàn)出一定程度的病毒滴度依賴。RNAi通路基因在MIEGs中顯著富集，表明RNAi是白背飛虱抗SRBSDV病毒的一種主要免疫反應(yīng)。對小RNA分析同樣證明白背飛虱RNAi通路在細(xì)胞和成蟲水平上