论文部分内容阅读
小麦Triticum aestivumL.是世界上主要的粮食作物之一，虫害和病害是影响小麦产量重要因素。在中国，麦二叉蚜Schizaphis graminum(Rondani)、麦长管蚜Sitobion avenae(Fabricius)和禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi(Linnaeus)是影响小麦产量的重要害虫，不仅可以通过直接取食造成小麦减产，还可通过传播植物病毒对小麦产量造成影响。由蚜虫传播的小麦黄矮病（病原为大麦黄矮病毒Barley yellow dwarf virus,BYDV）和叶蝉传播的小麦矮缩病(病原为小麦矮缩病毒Wheat dwarf virus,WDV)是影响小麦产量的重要病毒病。在农田生态系统中，植物病毒与介体、非介体昆虫同时发生，维持着复杂的互作关系。前人研究表明，植物病毒可直接或间接对介体/非介体昆虫适合度造成有利或有害的影响。为了从转录组水平分析介体/非介体麦蚜对小麦病毒响应机制，本研究对分别取食BYDV主流株系GAV、WDV及未感染的小麦植株的三种麦蚜进行转录组测序。对得到的转录组数据进行质量控制之后进行组装、功能注释及分析；通过处理组与相应的对照组蚜虫比较，筛选出差异表达基因并重点分析了植物病毒影响下参与昆虫免疫防御相关的代谢通路和生长发育繁殖代谢相关的差异表达基因并利用荧光定量PCR验证所筛选差异表达基因表达水平；最后对筛选出的参与免疫相关的代谢通路的两个差异表达基因进行克隆、生物信息学分析和表达谱分析。为介体/非介体昆虫对植物病毒介响应机制研究及小麦害虫和病毒病流行控制提供理论依据。本研究的主要结果如下： 1.对分别取食BYDV、WDV和健康小麦植株的三种麦蚜进行转录组测序，通过对原始测序数据进行质量控制，得到各样品Clean Data，均在6Gb以上。麦长管蚜组装得到61508条Unigene，麦二叉蚜组装得到72092条Unigene，禾谷缢管蚜组装得到68996条Unigene，N50分别为1679、1481和1497，说明组装完整性较好。将得到的unigene与各数据库比，对麦长管蚜、麦二叉蚜及禾谷缢管蚜分别有18665、21507、22226条Unigene被成功注释。 2.对差异表达基因进行分析，结果表明介体蚜虫体内的差异表达基因数目大于非介体蚜虫，而且取食BYDV感染的小麦的麦蚜体内差异表达基因数目大于取食WDV感染的小麦，说小麦病毒对介体蚜虫的影响大于对非介体蚜虫的影响，BYDV对麦蚜的影响大于WDV对麦蚜的影响。 3.对差异表达基因进行功能富集及分析，重点分析了免疫、生长发育和繁殖代谢相关的差异表达基因。对24个上述差异表达基因进行荧光定量PCR验证，与转录组结果表现出一致的上调或下调表达趋势。 4.根据转录组测序中筛选的非介体禾谷缢管蚜取食WDV感染的小麦后JAK-STAT信号通路中差异表达基因STAT5B（signal transducer and activator of transcription5B）和介体麦长管蚜取食BYDV感染的小麦后Ubiquitin mediated proteolysis信号通路中差异表达基因CUL2（cullin2）序列信息，进行克隆。并对RpSTAT5B和SaCUL序列进行了生物信息学分析及表达水平验证，为后续研究其生物学功能打下基础。 综上所述，本研究对取食未感染、BYDV感染、WDV感染的小麦后三种麦蚜进行转录组测序，得到转录组数据库；表达量分析结果表明介体蚜虫体内的差异表达基因数目大于非介体蚜虫；功能富集分析结果表明介体蚜虫体内与免疫相关、生长发育繁殖相关的差异表达基因大于非介体蚜虫，且免疫相关的差异表达基因均表现为上调；成功克隆了参与免疫相关代谢通路的差异表达基因RpSTAT5B和SaCUL，并进行了序列分析和表达量验证。