中华猕猴桃抗溃疡病相关microRNA筛选

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猕猴桃(Actinidia chinensis Planch.)以富含维他命C而称为“维C之王”。近年来,随着全球猕猴桃栽培面积和产量的持续增长,猕猴桃生产中的病害情况也逐年增加,其中尤为突出的是猕猴桃细菌性溃疡病的发生,该病害在适合的温度和湿度条件下可以迅速地感染整个果园,被溃疡病病原菌侵染的猕猴桃果皮变厚、果肉变酸,甚至大面积植株死亡。猕猴桃细菌性溃疡病病原菌为丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种Pseudomonas syringae pv.Actinidiae(Psa)。本研究利用在陕南猕猴桃溃疡病植株中鉴定到的Psa,对不同猕猴桃品种进行离体叶片和茎秆侵染,结合溃疡病发生时期不同猕猴桃品种的抗病性表现,挑选对抗感差异较明显的3个猕猴桃品种的离体叶片进行0h、12h和24h Psa侵染后miRNA测序,筛选差异表达miRNA,通过对猕猴桃miRNA的生物信息学分析,找出与中华猕猴桃溃疡病抗性相关的miRAN及其靶基因,为探索猕猴桃抗溃疡病机制、抗病相关基因克隆、抗病育种分子标记开发等研究提供重要参考。主要研究结果如下:(1)Psa的分离与鉴定:从陕南地区感染溃疡病的中华猕猴桃茎干中取出薄片状的韧皮部,在75%乙醇溶液中浸泡10-15s,去除表面杂菌后用无菌水把残留乙醇冲洗干净,置于LB固体培基中培养至菌膜出现,挑取少许菌膜划线培养至单菌落出现,用检测Psa的特异引物进行PCR扩增,直到有280bp特异性条带出现,然后用细菌的16Sr DNA通用引物进行PCR扩增后测序,序列在NCBI中鉴定为Psa。(2)抗感品种筛选:用鉴定的Psa进行侵染猕猴桃离体叶片和茎秆,选出叶片和茎秆上病斑出现早且病斑大小明显的3个品种:‘徐香’(XX)和‘阳光金果’(YG)为抗病品种,‘东红’(DH)为感病品种,对3个品种进行miRNA测序。(3)差异micro RNA筛选及靶基因鉴定:将mapped到中华猕猴桃品种‘Red5’上的reads,与miRBase中拟南芥的miRNA序列进行比对,从Psa侵染的猕猴桃离体叶片的12个比较组合中共鉴定到405个miRNA,其中64个为已知miRNA,341个为新发现的miRNA。设置差异miRNAs筛选条件为Foldchange2倍以上和P<0.05水平,在12个比较组合中共筛选出169个差异表达的miRNA,其中已知miRNA有13个,156个为新鉴定miRNA。基于罚分6及以下,共鉴定到8729个靶基因。DH品种在Psa处理前后差异表达miRNA数目变化最大,其次为YG品种,XX品种变化较小。(4)富集分析:GO、KEGG Pathway和PPI富集分析表明,XX品种的抗病性与响应Psa信号较早有关,XX品种在Psa侵染时先启动了植物激素信号转导,角质、木栓碱和蜡的生物合成;后启动了精氨酸和脯氨酸代谢、类黄酮生物合成;novel_87可能是XX品种抗病的主要miRNA。YG品种的抗病性主要是先启动了泛醌和其他萜类醌生物合成,植物-病原菌相互作用,异喹啉生物碱生物合成,精氨酸和脯氨酸代谢等;后启动了植物激素信号转导,糖基磷脂酰肌醇(GPI)-锚生物合成,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成等与植物抗病有关的生物过程和代谢通路。novel_368可能是YG品种抗病的主要miRNA。DH品种在Psa侵染时也启动了防御系统,先启动自噬的调节、精氨酸和脯氨酸代谢、类黄酮生物合成;后启动油菜素类固醇生物合成、植物-病原菌相互作用,植物激素信号转导等过程,其抗病性较弱可能与响应Psa信号能力速度慢有关。漆酶家族、碱性蓝蛋白、钙转运ATP酶、泛醌氧化酶、丝裂原活化蛋白激酶、WRKY转录因子、纤维素合成酶和抗病蛋白等与中华猕猴桃溃疡病抗性紧密关联。
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