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泡桐丛枝病(Paulownia Witches Broom,PaWB)是由泡桐丛枝病植原体(Paulownia Witches Phytoplasma)侵染而引起的,它是泡桐生产上危害最大的传染性病害,有些地区发病率可高达85%,严重阻碍了我国泡桐产业的发展,给农林业生产带来了严重的经济损失。因此,解析植原体与泡桐相互作用的分子机制是泡桐抗病机理研究和新品种培育的重要内容。本文以白花泡桐、毛泡桐以及杂交种豫杂一号泡桐的丛枝病苗和健康苗为材料,研究了转录组、miRNA、降解组和蛋白质组变化,筛选出了一些响应丛枝病的关键基因、miRNA和蛋白质,为阐明泡桐丛枝病发生机理奠定了坚实基础。具体研究结果如下:(1)对6个泡桐转录组文库进行Illumina高通量测序,共获得到了27024个转录本。其中,3个种健康苗共有转录本23132个,白花泡桐(PF)、毛泡桐(PT)和豫杂一号泡桐(PTF)健康苗分别有25160、24562和24426个转录本;3种丛枝病苗共有转录本23176个,每种丛枝病苗分别有25106(PFI)、24625(PTI)和25065(PTFI)个转录本;对健康苗和丛枝病苗文库进行差异分析,白花泡桐和毛泡桐分别鉴定出3563、1274个差异表达基因,杂交种豫杂一号泡桐的差异基因个数大约是其亲本白花泡桐和毛泡桐差异基因个数的一半(2671个);此外,豫杂一号泡桐和父本白花泡桐共有的差异基因多于和母本毛泡桐共同差异的基因。(2)筛选出3种泡桐具有相同表达模式的基因186个,其中8个共调控病害胁迫相关基因为抗病蛋白RPM、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶PBS1、转录因子MYC2、钙结合蛋白CML,WRKY转录因子、细胞分裂调节激酶和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶受体等;此外,10个编码溶质运载蛋白家族的基因在泡桐丛枝病苗中表达量高,而在健康苗中表达量低。对共差异的基因进行功能分析发现,3个泡桐种感染植原体病菌后,均导致了抗病相关代谢通路的基因差异表达,如植物与病原菌互作途径、植物激素信号转导途径、苯丙烷生物合成途径、黄酮类生物合成途径、苯丙氨酸代谢途径、黄酮和黄酮醇生物合成以及微丝骨架调控。(3)鉴定出泡桐miRNAs781个(458个保守miRNAs和323个新型miRNAs)。其中,白花泡桐310个(204个保守miRNAs和106个新型miRNAs);毛泡桐422个(245个保守miRNAs和177个新型miRNAs);豫杂一号泡桐347个(257个保守miRNAs和90个新型miRNAs);豫杂一号泡桐与父本共有的miRNAs序列(13条)远远少于与其母本毛泡桐共有的miRNA序列(99条);共鉴定出响应泡桐丛枝病miRNAs为473个,有7条差异表达miRNAs在3个泡桐种同时被发现,这些miRNA主要在苯丙烷生物合成、植物与病原体互作、过氧化物酶体、ABC载运蛋白、卟啉和叶绿素代谢和氧化磷酸化等生物学途径中发挥作用。(4)发现并鉴定出白花泡桐差异蛋白236个,其中28个与差异转录本相关联;毛泡桐差异蛋白192个,13个与差异转录本相关联。2个泡桐种共鉴定出与差异转录本相关联的差异蛋白12个。这些差异蛋白多数参与防御反应、光合生物固碳、光合作用、磷酸戊糖和氧化磷酸化代谢等生物学过程,如硫胺素生物合成酶、几丁质酶、脂氧合酶、多酚氧化酶、伸长因子、热激蛋白、ATP依赖的DNA解旋酶HFM1/MER3、钙离子结合蛋白、1,5二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶和溶质载体家族(糖运输)等。(5)成功克隆了4个响应泡桐丛枝病的关键基因,转录因子MYC2、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶PBS1、转录因子bHLH87-like和过氧化物酶。同时,对这些基因在不同泡桐种响应丛枝病的表达模式进行了 qRT-PCR验证。