轉(zhuǎn)錄組測(cè)序研究水分脅迫水稻對(duì)褐飛虱Nilaparvata lugens (St_l)基因表達(dá)的影響.pdf

1、褐飛虱,屬于r-對(duì)策昆蟲(chóng),單食性,只取食水稻和普通野生稻,是一種嚴(yán)重危害水稻的遷飛性害蟲(chóng)。自上世紀(jì)60年代中期以來(lái),由于南方水稻栽培制度的變化,北方大面積推廣、種植水稻,以及化學(xué)農(nóng)藥不合理使用等多種因素,褐飛虱種群呈現(xiàn)不斷暴發(fā)的趨勢(shì)。加之近百年來(lái)隨著全球氣候不斷變暖,降雨時(shí)空相應(yīng)變化,洪澇旱災(zāi)等異常天氣對(duì)褐飛虱爆發(fā)產(chǎn)生極重要影響,然而至今國(guó)內(nèi)外對(duì)水分脅迫影響褐飛虱的研究尚少。本實(shí)驗(yàn)用24 h內(nèi)剛羽化的褐飛虱短翅雌成蟲(chóng)取食經(jīng)15％濃度PE

2、G6000處理的和未經(jīng)處理的水稻,并用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的方法,研究褐飛虱受水分脅迫后基因的變化,用實(shí)時(shí)熒光定量PCR的方法對(duì)測(cè)序結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。具體結(jié)果如下:
　　1.轉(zhuǎn)錄組測(cè)序得到的差異表達(dá)基因
　　以FDR≤0.05且p-value≤0.05為閾值時(shí),取食經(jīng)水分脅迫水稻后的褐飛虱,與對(duì)照組相比,得到的表達(dá)顯著性差異基因有23個(gè),其中上調(diào)的有18個(gè),下調(diào)的有5個(gè);表達(dá)顯著性差異轉(zhuǎn)錄本有1331個(gè),其中表達(dá)上調(diào)的有712個(gè),表達(dá)下

3、調(diào)的有619個(gè)。以p-value≤0.05為閾值時(shí),得到表達(dá)顯著性差異基因197個(gè),其中上調(diào)的158個(gè),下調(diào)的39個(gè);表達(dá)顯著性差異轉(zhuǎn)錄本有2850個(gè),其中上調(diào)的1555個(gè),下調(diào)的1295個(gè)。
　　2. GO顯著性富集分析結(jié)果
　　顯著性富集GO terms共有45個(gè),其中受水分脅迫后顯著上調(diào)的GO terms有38個(gè),顯著下調(diào)的GO terms有42個(gè)。而代謝過(guò)程、單一生物過(guò)程、細(xì)胞、催化活性和結(jié)合等五個(gè)GO terms上

4、調(diào)的幅度較大;免疫系統(tǒng)、胞外區(qū)、細(xì)胞器、突觸、結(jié)構(gòu)分子活性和分子轉(zhuǎn)化器活性等六個(gè)GO terms下調(diào)的幅度較大。
　　3. Pathway顯著性富集分析結(jié)果
　　受水分脅迫的顯著性富集代謝通路一共有179條,涉及到的差異顯著性表達(dá)轉(zhuǎn)錄本共622個(gè)。差異表達(dá)基因排前21位的代謝通路有:剪接體、細(xì)胞周期、mRNA監(jiān)控通路、背腹軸的形成、磷酸酰肌醇信號(hào)系統(tǒng)、RNA降解、溶酶體、軸突導(dǎo)向、磷酸肌醇代謝、RNA轉(zhuǎn)運(yùn)、長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)、氨酰-

5、tRNA合成、氧化磷酸化、內(nèi)吞作用、卵母細(xì)胞減數(shù)分裂、過(guò)氧化物酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)過(guò)程、真核生物核糖體生成、鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、氨基糖和核苷酸代謝與賴氨酸降解。而參與糖類、脂類、蛋白質(zhì)、取食和水分代謝有關(guān)的途徑有39條。
　　4.實(shí)時(shí)熒光定量PCR驗(yàn)證結(jié)果
　　在隨機(jī)選取20個(gè)差異顯著性表達(dá)的基因進(jìn)行檢測(cè)后,其中有16個(gè)基因的熒光定量PCR驗(yàn)證結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組測(cè)序相一致,經(jīng)t測(cè)驗(yàn)表明,轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果完全可信。在將褐飛虱取食水分脅迫

6、水稻24 h、48 h與72 h的樣本進(jìn)行熒光定量PCR驗(yàn)證后,取食72 h水分脅迫水稻的褐飛虱樣本定量驗(yàn)證結(jié)果與24 h和48 h的差異較大,經(jīng)t測(cè)驗(yàn)達(dá)極顯著水平,而24 h與48 h的樣本無(wú)顯著性差異。
　　綜上,通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果的差異分析,本研究得到了在15%PEG水分脅迫條件下褐飛虱差異顯著性表達(dá)的基因23個(gè),差異顯著性表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本1331個(gè),富集GO terms45個(gè)及富集通路179條;并經(jīng)實(shí)時(shí)熒光定量驗(yàn)證表明轉(zhuǎn)錄組