小麥抗條銹病SSH cDNA文庫ESTs的生物信息學(xué)分析.pdf

1、植物的抗病性是病原菌與植物相互作用的綜合表現(xiàn)。除功能基因外，大量的調(diào)控基因在植物抗病反應(yīng)中也起著重要的作用。小麥條銹病是由小麥條銹菌(Puccinia striiformis f.sp tritici)引起的重要病害，嚴(yán)重威脅著小麥生產(chǎn)。通過對條銹菌病原誘導(dǎo)表達(dá)譜的研究，從基因組水平全面系統(tǒng)地認(rèn)識抗性反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中基因間的相互關(guān)系，對分離和克隆抗病及其調(diào)控基因，獲得新的分子標(biāo)記，提高小麥的綜合抗病性，探討新的育種途徑具有指導(dǎo)意義。
　

2、　 本研究在構(gòu)建了一個以抗條銹病小麥品種川農(nóng)19(含抗條銹病新基因Yr41)為研究材料、條銹菌病原誘導(dǎo)的抑制差減雜交SSH cDNA文庫的基礎(chǔ)上，通過對該SSHcDNA文庫的陽性克隆進(jìn)行測序，并對測序所得有效ESTs進(jìn)行序列分析、功能注釋和分類，以及初步電子定位等研究，以期從基因組水平探討條銹菌誘導(dǎo)小麥的抗病反應(yīng)的分子機(jī)理，了解小麥抗病品種川農(nóng)19與條銹菌互作過程中基因表達(dá)的特點(diǎn)，發(fā)掘抗條銹病相關(guān)新基因，系統(tǒng)研究小麥抗條銹病的分子機(jī)理

3、以及培育抗病品種奠定基礎(chǔ)。其主要研究結(jié)果如下：
　　 1.通過對SSH cDNA文庫216個陽性克隆的測序，獲得了171條有效ESTs。將其與GenBank的蛋白質(zhì)和核酸數(shù)據(jù)庫進(jìn)行Blast比對，其中161條ESTs序列功能已知，占全部ESTs的94.2％，1條EST功能未知，9條ESTs在數(shù)據(jù)庫中無相似性序列。為進(jìn)一步了解功能已知ESTs所涉及的代謝反應(yīng)，按照Bevan等[1]的植物基因功能分類標(biāo)準(zhǔn)，將ESTs的BLAST結(jié)果

4、分為八類，其中，最主要的兩類是抗病防御相關(guān)基因和管家基因。在抗病與防御相關(guān)ESTs中，主要有氧自由基清除相關(guān)酶類(SHMT基因、VTC2基因)、病原菌抵御蛋白(半乳糖結(jié)合凝集素lectin)、抗病調(diào)控基因(STK)、水解酶類（腈水解酶）和次生代謝相關(guān)酶類(S-腺苷甲硫氨酸)等；在管家基因中，主要為參與初級代謝、能量代謝、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)運(yùn)等基因。
　　 2.通過對171個有效ESTs序列的聚類及拼接分析，獲得了57個UniGenes

5、，其中包括22個重疊群(contig)(占38.6％)和35個獨(dú)立ESTs(singletons)(占61.4％)，獨(dú)立比例高，表明所獲得的非冗余基因數(shù)量多。將獲得的UniGenes與GenBank的蛋白質(zhì)和核酸數(shù)據(jù)庫進(jìn)行Blast比對，其中45個UniGenes獲得了同源序列，占全部ESTs的78.9％，有17.5％在數(shù)據(jù)庫中無匹配序列。獲得比對目標(biāo)序列的UniGenes中，有29個(50.9％)和數(shù)據(jù)庫中至少1條序列高度相似、10個

6、(17.5％)中度相似、8個(14.1％)低度相似，根據(jù)Allona等人(1998)的理論[2]，可以得出本研究所獲得的UniGenes中有31.6％的基因是新基因，他們可能在抗病進(jìn)程中起著重要作用，但其確切功能有待進(jìn)一步研究。
　　 3.對171條有效ESTs通過生物信息學(xué)方法進(jìn)行電子定位，最終共有34條ESTs被分別定位于除2A、2D、7A和7B外的17條染色體上，定位率為19.9％，其中有21條ESTs同時(shí)定位于同一同源染