根肿菌的SRAP遗传多样性分析及大白菜抗根肿菌转录组分析

作     者：许路阳 

作者单位：四川农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄云;Shang Jing

授予年度：2018年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 

主      题：根肿病 单孢系 SRAP 遗传多样性 转录组测序 抗病机理 

摘      要：十字花科根肿病是由芸薹根肿菌Plasmodiophora brassicae引起的,在世界范围内都有发生。根肿菌可以长时间在土壤中以休眠孢子的形式存活,并且具有很强的抗逆性。根肿病是一些重要十字花科经济作物,如油菜、甘蓝、白菜的严重病害,造成巨大的经济损失,近年来还发现板蓝根等感染根肿病的情况。目前,选育抗病品种是一项行之有效的根肿病防控技术,国内外普遍采用的一种方法。但由于根肿菌存在生理小种分化现象,因此明确不同地区生理小种及优势小种,就能够对十字花科作物的抗病育种和品种的合理布局提供理论依据。本研究针对上述问题,对采自四川省不同病区的根肿菌进行了分析研究,结果如下。1.探究了不同浓度的根肿菌孢子悬浮液侵染大白菜和拟南芥的发病情况,将两种寄主发病情况做了对比,在菌悬液为4号生理小种且接种浓度为2×10时,大白菜和拟南芥均有最高的发病率分别为84%和100%,21d便可以在拟南芥拟上观察到发病的情况,大白菜则需要60 d,因此拟南芥可能更适合作为单孢扩繁的感病寄主。在刘振林的琼脂块挑单孢方法的基础上,选择拟南芥作为接种根肿菌单孢和继代扩繁的寄主材料,提高了获取单孢系的时间和效果,这对单孢系的建立有较为重要的意义。2.从81对SRAP引物组合中筛选出了4对能够对根肿菌DNA扩增出多态性好,条带清晰的引物组合F5R6、F7R5、F9R2、F9R3。4个引物组合在72个根肿菌样本中一共扩增出了88条谱带,平均22条,其中81条为多态性条带。通过遗传多样性的分析,SRAP能够将大部分不同的根肿菌田间分离系分离开来,但是不同田间分离的遗传背景与根肿菌地理来源并无明显相关性。同时同一田间分离系的根肿菌也可能存在较为明显的遗传变异。第二章中得到的两个单孢材料2号和46号并未在遗传变异上表现出明显的差异性。SRAP得到的结果与Williams鉴定的结果并无明显的相关性,但是该分子标记技术能将9号生理小种分离开来。3.应用转录组测序技术,获得了大白菜根部组织转录组数据,共获得了13.82G的核苷酸序列数据量,过滤后的clean reads中分别为26617458(B4DN),30491432(B4DK),27569178(B10DN),25876754(B10DK)。差异表达分析中两个时间点的接种和不接种处理总共筛选出252个差异基因。其中76个为上调基因,77个为下调基因;接种后10d相对于不接种后10d有99个差异基因。其中37个为上调基因,62个为下调基因。两个时间点一共有25个共同的差异基因。对GO(Gene Ontology)富集中的过氧化物相关的基因进行了重点分析,在两个时间点上该相关基因均上调表达,可以通过测量该物质的含量来判断植物是否在进行抗逆反应。其中几丁质酶只在侵染4d的样品中出现了GO富集,这可能与几丁质酶的功能有关,几丁质酶可以有效的降低细胞壁中的大分子物质并释放二级激发子,可以作为看作是攻击病原物的一种手段。另外通过分析次级代谢产物以及苯丙氨酸的KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集得到结论,这两种物质的作用机制很可能是诱导植物产生抗性,即系统获得性抗性,能帮助大白菜抵御根肿菌的侵染,为抗病育种提供了新的思路。