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白背飞虱是一种重要的农业害虫,主要通过取食植物韧皮部汁液和传播病毒两种方式危害水稻。白背飞虱是目前已知传播南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)的特异介体昆虫,SRBSDV在其体内以持久增殖方式扩增。由于缺少白背飞虱的基因组等信息,白背飞虱的相关生物学研究进展缓慢,包括白背飞虱与SRBSDV互作机制的研究。本课题针对这种研究现状,首先对白背飞虱的基因组测序,获得了高质量的基因组序列;系统鉴定了白背飞虱的免疫相关基因;对感染SRBSDV的白背飞虱转录组进行详细的比较分析。结果如下:我们首先对每代白背飞虱进行同胞配对传代,获得基因组杂合度不断降低的近交系。提取F6代个体的基因组DNA,构建一系列插入片段180 bp～40 kb的DNA文库进行高通量测序,获得了总量达到241.3 Gb测序深度为330X的原始序列。经组装和拼接获得约720 Mb的白背飞虱基因组序列,其Contig N50为70.7 kb,Scaffold N50为1.18 Mb。生物信息学分析白背飞虱基因组含有21,254个蛋白编码基因。利用64个白背飞虱F1代和F2代个体,构建了23个RAD-seq文库,鉴定发现2,386个遗传标记,构建了15个遗传连锁群。这些连锁群包括529个Scaffolds,占基因组总长度的71%;含13,626个基因,占基因总数的64%。基于白背飞虱基因组和转录组信息,我们通过同源比对分析鉴定了348个免疫相关基因,其中231个基因可以归类至28个免疫基因家族和4个功能组中。为了研究免疫基因在白背飞虱抗SRBSDV过程中的作用以及SRBSDV侵染对白背飞虱产生的影响,我们分析了SRBSDV侵染的白背飞虱转录本。传毒后不同个体SRBSDV S9-2表达水平在第12天和15天有10∧6级别的差异。按照白背飞虱个体SRBSDV表达水平分组,提取高病毒滴度组(High viral titers,HVT)、中病毒滴度组(Median viral titers,MVT)和非侵染组(Non-viruliferous,NVF)的白背飞虱RNA进行转录组测序。分析发现SRBSDV侵染对于介体白背飞虱基因表达具有广泛影响。和健康对照组相比,我们在HVT,MVT和NVF组鉴定了278个共同上调表达基因和406个共同下调表达基因(差异倍数>=2),这些基因参与了很多种生物学过程,在初级代谢通路和氧化还原反应中有一定的富集。鉴于NVF,MVT,HVT组白背飞虱含有SRBSDV渐次增加,分析发现1,906个单向递增基因(Monotonically increasing exprssion genes,MIEGs)和1,467个单向递减基因(Monotonically decreasing exprssion genes,MDEGs),这些基因表现出一定程度的病毒滴度依赖。RNAi通路基因在MIEGs中显著富集,表明RNAi是白背飞虱抗SRBSDV病毒的一种主要免疫反应。对小RNA分析同样证明白背飞虱RNAi通路在细胞和成虫水平上参与抗SRBSDV反应。综上所述,通过本课题的研究,获得了高质量的白背飞虱基因组序列,明确了白背飞虱的免疫系统组成,认识了白背飞虱在感染SRBSDV后复杂的基因差异表达情况。这些数据和发现为深入研究SRBSDV-白背飞虱-水稻三者之间的互作机制提供了研究基础。