致病疫霉溫度適應(yīng)性及其響應(yīng)高溫脅迫的轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、致病疫霉（Phytophthora infestans）引起的馬鈴薯晚疫病一直是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)上最具毀滅性的災(zāi)害之一。致病疫霉基因組測(cè)序的完成為研究致病疫霉表型差異和表達(dá)基因差異的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。本研究通過對(duì)不同溫度下致病疫霉的菌落直徑、產(chǎn)孢能力和致病力進(jìn)行測(cè)定，找出溫度脅迫下表型差異較大的菌株，進(jìn)而對(duì)其正常溫度和溫度脅迫下的轉(zhuǎn)錄組樣本進(jìn)行分析，為進(jìn)一步研究致病疫霉的抗逆機(jī)制提供了理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.溫度對(duì)致病疫霉生

2、長(zhǎng)和無性產(chǎn)孢能力的影響:在10℃、12.5℃、15℃、17.5℃、20℃、22.5℃和25℃共七個(gè)溫度梯度下分別對(duì)采集自內(nèi)蒙古和河北地區(qū)的各8株致病疫霉菌株進(jìn)行直徑的測(cè)量、生長(zhǎng)率的測(cè)定和產(chǎn)孢量的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)20℃時(shí)采集自內(nèi)蒙古和河北的致病疫霉菌株的菌落直徑、生長(zhǎng)率和產(chǎn)孢量最大，15℃～22.5℃時(shí)致病疫霉菌株的菌落直徑、生長(zhǎng)率和產(chǎn)孢量差異不大。10℃和25℃時(shí)菌落直徑、生長(zhǎng)率和產(chǎn)孢量均較小，其中25℃時(shí)不同致病疫霉菌株間直徑、生長(zhǎng)率和產(chǎn)孢

3、量差異很大，說明高溫對(duì)不同致病疫霉的生長(zhǎng)和繁殖影響較大。采集自內(nèi)蒙古的兩株致病疫霉菌株NY13-12和NY13-8在25℃時(shí)菌落直徑和產(chǎn)孢量差異最大，單位面積產(chǎn)孢量相差60倍。
　　2.溫度對(duì)致病疫霉致病力的影響:在10℃、12.5℃、15℃、17.5℃、20℃、22.5℃和25℃共七個(gè)溫度梯度下分別對(duì)采集自內(nèi)蒙古和河北各8株致病疫霉菌株進(jìn)行致病力的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)采集自內(nèi)蒙古和河北的致病疫霉菌株均在20℃時(shí)致病力最強(qiáng)，17.5℃～22

4、.5℃致病力差異不大且均較強(qiáng)，馬鈴薯離體葉片病斑面積大。10℃和12.5℃低溫條件不適宜致病疫霉的生長(zhǎng)，致病力弱，馬鈴薯葉片幾乎不發(fā)病，25℃時(shí)溫度太高，不適宜致病疫霉生長(zhǎng)且離體葉片容易腐爛，致病疫霉的致病力弱。
　　3.高溫脅迫下致病疫霉的轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因分析:對(duì)分別在20℃和25℃培養(yǎng)的NY13-12(1423)和NY13-8(1419)兩株致病疫霉菌株進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)菌株1423在25℃和20℃有540個(gè)差異基因，分別

5、有212和328個(gè)差異基因顯著上調(diào)和下調(diào)，菌株1419在25℃和20℃有1379個(gè)差異基因，分別有512和867個(gè)差異基因顯著上調(diào)和下調(diào)，145個(gè)共同差異基因推測(cè)與響應(yīng)溫度脅迫相關(guān)，其中結(jié)合層次聚類結(jié)果預(yù)測(cè)了20個(gè)差異表達(dá)基因與響應(yīng)溫度脅迫相關(guān)。
　　4.高溫脅迫下致病疫霉差異基因的GO富集分析:對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行GO分類可分為生物學(xué)過程、細(xì)胞組分和分子功能三類。P1423_25vsP1423_20的540個(gè)差異基因功能注釋主要為

6、糖代謝、氧化還原過程、核糖體和氧化還原酶。P1419_25vsP1419_20的1379個(gè)差異基因功能注釋主要為糖代謝、單細(xì)胞生物代謝過程、膜被和離子結(jié)合。P1423_25vsP1423_20和P1419_25vsP1419_20的差異表達(dá)基因的GO注釋均包含糖代謝。145個(gè)與溫度脅迫相關(guān)的基因GO注釋為響應(yīng)脅迫和生殖發(fā)育。20個(gè)預(yù)測(cè)響應(yīng)溫度脅迫的差異表達(dá)基因中有4個(gè)基因的GO注釋包括響應(yīng)刺激和響應(yīng)脅迫。
　　5.高溫脅迫下致病疫

7、霉差異基因的KEGG富集分析:對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG富集分析，主要表現(xiàn)在糖酵解或糖異生、次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成和氨基酸生物合成。與溫度相關(guān)的145個(gè)溫度脅迫相關(guān)的基因富集到了31條KEGG途徑上，代謝途徑、磷酸鹽代謝、磷脂酰肌醇信號(hào)系統(tǒng)和內(nèi)吞作用與響應(yīng)脅迫有關(guān)。20個(gè)預(yù)測(cè)響應(yīng)溫度脅迫的差異表達(dá)基因富集到了5條KEGG途徑，包括糖酵解/糖異生、氨基酸生物合成、次級(jí)代謝生物合成、碳代謝和代謝途徑。
　　6.致病疫霉產(chǎn)孢相關(guān)基因及途徑