玉米大斑病菌核型分析及有性生殖相关基因表达研究

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:s307403419
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异宗配合的玉米大斑病菌是玉米上一种重要的病原真菌,具备无性繁殖和有性繁殖能力,但该病菌的染色体分布情况和有性生殖的机制尚不明确。本研究对不同发育时期玉米大斑病菌的细胞核数量进行染色观察,进而选取细胞核数量较多的芽管时期,采用改良的芽管爆裂法(GTBM)从病菌芽管中获取分散良好的染色体,用吉姆萨和荧光染料DAPI分别对染色体进行染色,在显微镜下观察染色体数目及其形态,使用绘图软件进行染色体抠图,通过Image J软件测量各条染色体长度,并绘制染色体核型模式图;采用单分子实时(SMRT)DNA测序和Hi-C测序技术相结合的方法对玉米大斑病菌进行全基因组测序与组装,并将组装的scaffold锚定在不同的染色体上;将玉米大斑病菌突变菌株ΔStMAT1-1与a交配型菌株(Et52B),突变菌株ΔStMAT1-2与A交配型菌株(Et28A),ΔStMAT1-1与ΔStMAT1-2分别进行有性态诱导,以野生型菌株组合为对照组,检测有性生殖基因在不同组合、不同诱导时期的表达水平。主要研究结果如下:1.用10μg/mL DAPI对玉米大斑病菌的分生孢子、芽管、附着胞、初生菌丝和成熟菌丝进行细胞核染色,荧光显微镜下观察细胞核数量变化情况,结果显示:单个分生孢子细胞核数目约为38个,萌发至芽管时期细胞核总数增至47个;随着芽管伸长,芽管尖端细胞核数量不断增加;分生孢子萌发至附着胞形成时,细胞核总数与芽管时期无明显变化,数量不等的细胞核由芽管迁移至附着胞;新生菌丝中细胞核数量较多,每个细胞中约有13~14个,成熟菌丝中细胞核数量较少,每个细胞约有3~4个细胞核。2.用吉姆萨和DAPI染色观察染色体形状和数量,发现玉米大斑病菌染色体存在18-19条,并成功绘制出玉米大斑病菌核型模式图。3.利用Pac Bio Sequel、Hi-C、Illumina测序技术获得了一个染色体水平的玉米大斑病菌基因组序列,组装得到的大斑病菌基因组大小为42.45 Mb,锚定在19条染色体上;通过 TF、IPR、SWISS-PROT、COG、GO、KEGG、NR、CWDE 共8个不同数据库对玉米大斑病菌基因预测集进行相应的功能注释,预测出大斑病菌共有13,366个蛋白质编码基因,其中12,957个被很好地注释,占整个基因集的96.93%。其中,16号染色体上有1,237个基因,基因数目最多;19号染色体上仅有2个的,基因数目最少。4.通过Tbtools对有性生殖相关基因进行定位,确定基因StMAT1-1位于4号Chrome 上,Settu1102477和Settu1163080位于11号Chrome 上,Settu1157970位于10号Chrome上,Settu1134561位于9号Chrome上,Settu126706 位于2号Chrome上。5.不同菌株组合有性态诱导期间,有性生殖相关基因在子囊壳形成期表达较高,在有性态诱导早期表达较低;2个突变体构成的组合中,有性生殖相关基因表达量比在野生型组合中明显降低,但是Settu1 163080基因在2个突变体诱导组合中要比在野生型组合中表达量升高,说明交配型基因对有性生殖相关基因表达是非常重要的,但有性生殖相关基因不完全受交配型基因调控。
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