【摘 要】
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小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的重要真菌病害。利用抗病基因、培育抗性品种是控制小麦条锈病最经济有效的手段。植物抗性基因的表达水平受多因素影响。MicroRNA(miRNA)是一类在植物中广泛存在的非编码单链小RNA,负向调控目标基因表达,从而对植物响应外界逆境胁迫产生重要作用。小麦祖先种野生二粒小麦蕴藏丰富的条锈病抗性。
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(编号 31571668); 国家重点研发计划项目(编号 2017YFD0100900); 国家自然科学基金委员会,青年科学基金项目,31901493,野生二粒小麦条锈菌胁迫响应相关miRNA的鉴定与功能分析;
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小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的重要真菌病害。利用抗病基因、培育抗性品种是控制小麦条锈病最经济有效的手段。植物抗性基因的表达水平受多因素影响。MicroRNA(miRNA)是一类在植物中广泛存在的非编码单链小RNA,负向调控目标基因表达,从而对植物响应外界逆境胁迫产生重要作用。小麦祖先种野生二粒小麦蕴藏丰富的条锈病抗性。目前有关野生二粒小麦条锈菌胁迫响应相关miRNA的研究还鲜有报道。利用高通量测序技术,挖掘野生二粒小麦条锈菌胁迫响应相关miRNA并预测其靶基因;对以Yr15为靶基因的tae-miR9773进行初步功能分析。主要研究结果如下:1、从条锈菌胁迫处理组和对照组的miRNA文库中,共获得54661879个长度为18-24nt的原始片段。通过过滤、比对鉴定到783个条锈菌胁迫响应相关miRNA,包括306个已知和477个未知miRNA。2、306个已知miRNA中,有272个为植物保守miRNA。其中,208个保守miRNA与已报道的植物保守miRNA序列存在差异。此外,在272个植物保守miRNA中有34个保守miRNA仅见报道于小麦,其中22个miRNA与小麦中报道的miRNA序列存在差异。3、将477个未知miRNA与PNRD数据库中所有pre-miRNA比对,鉴定到属于135个miRNA家族的404个miRNA新成员,其中miR1136、miR6197、miR9777、miR5084和miR9783等29个miRNA家族仅在小麦中被报道。4、87%(682/783)的miRNA能被定位到野生二粒小麦的14条染色体上。其中6B染色体上包含的miRNA数目最多有95个,占14%。通过分析定位到参考基因组中miRNA的前体序列(pre-miRNA),发现124个pre-miRNA是成簇分布,共包括36个簇,每个簇包含的pre-miRNA在2-8个之间。根据成簇pre-miRNA表达量进行聚类分析,发现同一簇内表达谱系具有相似性。5、根据783个miRNA表达谱分析,FDR值<0.05的差异表达miRNA有168个,143个为组间共表达miRNA。53个和65个miRNA仅在条锈菌接种处理组和对照组表达。6、利用Target Finder对168个差异miRNA进行靶基因分析,预测到4980个靶基因(NBS、RPM1、RPS2、CML、EFR和MAPK)。7、对以Yr15为靶基因的差异表达miRNA进行筛选。获得miR9773、miR6300和miR5079等16个差异表达miRNA。RT-PCR分析表明,条锈菌胁迫下miR9773和Yr15的表达量呈负相关,但烟草瞬时转染试验未发现miR9773对Yr15有明显的剪切作用。
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