基于转录组水平的橡胶丛枝病发病机理研究

作     者：贺延恒 

作者单位：海南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗大全;夏益华

授予年度：2020年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

主      题：橡胶树丛枝病 解剖学观察 转录组测序 

摘      要：巴西橡胶树(Hevea brasiliensis(Willd.Ex A.Juss.)Muell.Arg)生产的天然橡胶是重要的工业原料和战略物资。目前我国植胶面积超过1700万亩,主要分布在云南、海南、广东三省,年产超80万吨,种植面积与产胶量均居世界第四位。橡胶树褐皮病是世界植胶国家普遍发生的一种重要的割面病害。褐皮病危害引起的干胶损失平均超过10%,造成的经济损失极其巨大。橡胶树丛枝病是由MLO和RLO混合侵染引起的一种传染性病害,橡胶树丛枝病的发生与橡胶树褐皮病的发生有密切关系,增殖苗圃丛枝病芽条是大田褐皮病的重要初侵染来源之一。本研究以橡胶丛枝病枝条和健康枝条为材料,应用石蜡切片法对病健枝茎和叶片进行光学显微镜解剖学观察对比其结构差异,分析患病组织结构变化与其外部形态的相关性;同时基于转录组测序比较患丛枝病橡胶与健康橡胶的基因差异,分析差异基因的生物学功能,挖掘影响橡胶树丛枝病症状形成的关键调控基因,旨在以进一步从分子水平探索患病原因。在橡胶丛枝病转录组分析的基础上,利用转录组测序技术初步探索橡胶丛枝病及印度紫檀丛枝病之间的相关性。研究结果如下:1、采用石蜡切片法进行的光学显微镜解剖学观察结果表明,与健康橡胶树枝茎相比,患丛枝病橡胶树枝茎顶芽变得弱小,侧芽提前分化和萌发导致丛簇,枝干形成层和周皮变薄,石细胞或石细胞团并未存在于初生韧皮纤维外侧,临近形成层细胞排列不规则,木质化程度降低,次生木质部导管缩小;与健康橡胶树叶片相比,患丛枝病橡胶树叶片叶背毛刺数目减少,栅栏组织相对变薄,海绵组织相对变厚且细胞不规则排列。2、橡胶丛枝病显症及未显证两个时期样本和健康样本进行转录组高通量测序,表现丛枝病症状的样本共5928个基因显著差异表达,未表现丛枝症状的样本共4370个基因显著差异表达。为探索橡胶丛枝病症状发生的分子机理,将筛选出来的差异基因进行显著性GO和KEGG富集,发现丛枝病症状表现主要受植物激素信号转导途径和代谢途径调控为主。植物激素对植物的生长有着重要的调控作用,植物激素信号转导通路中多个关键基因在患病橡胶中均显著差异表达,可能对橡胶丛枝现象有着极其重要的调控作用。代谢途径为植物正常的生长发育提供营养物质,并参与多种防御反应,扮演着重要角色。3、经筛选挖掘出12个关键DEGs采用q RT-PCR方法进行验证。得知基因表达量差异倍数和转录组数据近乎一致,证明本研究转录组测序所获得的差异表达关键基因是可靠的。4、在橡胶转录组基础上,将橡胶丛枝病样品与印度紫檀丛枝病样品进行无参转录组分析,初步结果表明,碳水化合物代谢途径显著表达。