摘要
小麦光腥黑穗病是由小麦光腥黑粉菌引起的全球性、毁灭性的麦类真菌病害，可导致小麦产量降低和品质变劣。因此开展对致病菌小麦光腥黑粉菌的研究至关重要，尤其是小麦光腥黑粉菌萌发生长发育各阶段转录组学的研究，明确小麦光腥黑粉菌生长发育的分子调控方式具有重大意义。本研究以小麦光腥黑粉菌为研究对象，采用完全培养基（ CM）、羧甲基纤维素钠培养基（ CMC）、YEPSA培养基、玉米粉琼脂培养基（ CMA）、TB3培养基、水琼脂培养基（WA）和土壤浸出液培养基7种不同固体培养基，来培养小麦光腥黑粉菌，以此比较分析不同培养基培养小麦光腥黑粉菌的差异；同时以小麦光腥黑粉菌四个生长阶段的菌丝为材料，通过 RNA-seq技术，进行转录组测序，对小麦光腥黑粉菌各阶段的基因表达水平以及相关代谢通路的变化进行研究，以期明确小麦光腥黑粉菌的生长发育分子机理，为防治小麦光腥黑穗病提供理论基础。获得的主要研究结果如下： 1.通过使用7种不同固体培养基对小麦光腥黑粉菌生长发育的比较分析可知，小麦光腥黑粉菌在CM培养基上生长最快，在培养至第9 d时最先长出侵染菌丝，其次是，WA培养基在第10 d时可观察到侵染菌丝，YEPSA培养基时第11 d可观察到侵染菌丝，直至12 d时可在土壤浸出液固体培养基上观察到侵染菌丝。其中小麦光腥黑粉菌在 CMA培养基、CMC培养基以及 TB3培养基上无法完成整个生长发育过程。 2.以小麦光腥黑粉菌为试验材料，在7种培养基上对小麦光腥黑粉菌的萌发率分析可知，小麦光腥黑粉菌在 CM培养基上的萌发率最高，达77.00%，除无法完成整个生长发育过程的CMA、TB3以及CMC3种培养基外，其余萌发率由高至低：YEPSA培养基、土壤浸出液固体培养基、WA培养基。因此，基于生长速度和萌发率，CM培养基为培养小麦光腥黑粉菌最适培养基。 3.以小麦光腥黑粉菌4个发育阶段的菌丝作为试验材料，采用RNA-seq技术，进行高通量测序，构建了小麦光腥黑粉菌4个生长发育阶段的 RNA-seq测序文库，对12个样品进行有参转录组测序，总共获得83.24 G的CleanData，每个样品的有效数据量为6.65~7.23 G，Q30值分布在95.76~95.92%，GC含量为59.05%。通过将 reads比对到小麦光腥黑粉菌参考基因组上，获到各样品的基因组比对情况，比对率为63.03~96.18%，表明了小麦光腥黑粉菌测序的组装结果良好，完全可以以此来进行后续分析。 4.通过对小麦光腥黑粉菌4个生长发育阶段的高通量测序结果分析，在小麦光腥黑粉菌的4个生长发育阶段同时上调或下调的基因有9个。通过两两比较设置6个比较组，在次生担孢子阶段与 H体阶段，同时呈现上调或下调的差异基因共有552个；在次生担孢子阶段与初生担孢子阶段，呈现上调或下调的基因共有336个；在次生担孢子阶段与先菌丝阶段，呈现上调或下调的基因共有884个；在 H体与初生担孢子阶段，同时呈现出上下调的基因共有467个；在 H体与先菌丝阶段，呈现上调或下调的基因共有1232个基因；在初生担孢子与先菌丝阶段，呈现上下调表达的基因共有602个。GO富集中，生物学过程主要富集在代谢过程和细胞过程，细胞组分主要与细胞组分、细胞和细胞器有关，在分子功能中主要与催化、结合和转运活性相关。KEGG富集分析发现被富集的通路主要是脂肪酸合成、淀粉和蔗糖代谢和氮代谢。糖类是生物体内重要的碳源和能量，使糖类转变为碳水化合物，可经过氨基化或转氨作用来实现，进一步水解产生氨基酸，生物体内经常需要糖类和脂类化合物之间相互转变，对小麦光腥黑粉菌的各个生长发育阶段的差异表达基因进行富集分析，在小麦光腥黑粉菌的每个生长发育阶段都能够富集到脂肪酸合成、淀粉和蔗糖代谢以及氮代谢通路，进一步表明在小麦光腥黑粉菌的生长发育过程中，糖和脂的相互转化过程发挥了极其重要的作用。 综上分析可知，通过对小麦光腥黑粉菌转录组方面的研究，对差异表达基因的数量进行统计以及进行 KEGG、GO富集分析，得到在小麦光腥黑粉菌生长发育过程中发挥重要功能的通路，为进一步筛选小麦光腥黑粉菌的候选效应蛋白奠定基础，为防治小麦光腥黑穗病提供理论参考。
NETL