寡孢节丛孢中lncRNAs及其潜在靶基因的功能研究

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捕食线虫真菌寡孢节丛孢(Arthrobotrys oligospora)通常情况下营腐生生活,当感知到四周有线虫时会产生捕食器官—三维菌网来诱捕线虫。捕食器官作为捕食线虫真菌从腐生到寄生转化的标志,对其形成的分子机理研究至关重要。本课题组前期通过RNA-seq技术对寡孢节孢野生型菌株捕食器官形成关键时间点进行测序和分析,成功筛选出1951条候选的lncRNAs,并从中选取了54条经生物信息学预测有显著表达差异的lncRNAs进行RT-qPCR验证,得到30条具有差异表达的lncRNAs。鉴于lncRNAs可以通过cis作用对其邻近基因进行调控,本研究对具有表达差异的lncRNAs上下游2000 bp范围内的基因进行分析,最终选取了5条lncRNAs(TCONS_00193747,TCONS_00349760,TCONS_00182722,TCONS_00188549,TCONS_00316812)和其邻近的功能基因(AOL_s00080g63,AOL_s00215g323utp215,AOL_s00080g393,AOL_s000193g139)开展功能研究,期望从RNA水平探究寡孢节丛孢捕食器官形成的分子机制。主要研究结果:运用同源重组的方法构建了5条lncRNAs及其邻近功能基因的敲除载体,并成功获得它们的阳性敲除菌株(AOL_s00215g323和AOL_s000193g139基因已由实验室其他人员敲除)。1.对ΔAOL_s00080g393及其编码基因上游两个lncRNAs敲除菌株ΔTCONS_00182722和ΔTCONS_00188549的表型分析,发现ΔAOL_s00080g393菌株产孢量比野生型菌株减少,但其产生捕食器官数量却增加,而其上游对应的两个lncRNAs敲除菌株ΔTCONS_00182722和ΔTCONS_00188549产孢量及产捕食器官数量均减少。在添加了(NH4)2SO4和Na NO3的平板上对敲除菌株和野生型菌株进行捕食器官诱导,发现ΔTCONS_00182722敲除菌株能在添加了(NH4)2SO4的平板上诱导出更多捕食器官。RT-qPCR结果显示在lncRNAs敲除菌株ΔTCONS_00182722和ΔTCONS_00188549中,基因AOL_s0080g393的转录水平显著上调,提示这两条lncRNAs可能通过负调控AOL_s00080g393对捕食器官产生影响。2.发现敲除菌株ΔTCONS_00349760产孢量和产捕器数量均有所减少,而RT-qPCR和Northern blot结果显示在TCONS_00349760敲除株中AOL_s00215g323的表达水平明显升高,而鉴于前期对其邻近基因AOL_s00215g323敲除后寡孢节丛孢产孢量和捕食器官的数量同样减少,推测TCONS_00349760可能通过对AOL_s00215g323调控来影响寡孢节丛孢分生孢子和捕食器官的形成。3.lncRNA敲除菌株ΔTCONS_00316812经线虫诱导产生捕食器官的能力大大减弱,而前期对其邻近基因AOL_s00193g139敲除株产捕食器官的数量也相应减弱,因此,推测lncRNA TCONS_00316812可能对AOL_s00193g139具有一定的调控作用。此外,本研究中ΔAOL_s00080g63敲除株不再产生分生孢子且产捕食器官的数量略微减少,而其上游lncRNA敲除株ΔTCONS_00193747产孢数量显著下调,但产捕食器官数量没有太大变化,提示lncRNA TCONS_00193747也可能通过对AOL_s00080g63进行调控来影响寡孢节丛孢的分生孢子形成。本论文的创新性主要体现在:本研究针对可能参与捕食线虫真菌捕器形成的lncRNAs及其潜在靶基因开展功能研究,发现敲除lncRNA及其邻近的编码基因后,寡孢节丛孢的捕食器官或分生孢子的形成受到一定程度的影响,而基于RT-qPCR和/或Northern blot方法发现,敲除了lncRNA后,其邻近功能基因表达水平也受到影响,提示这些lncRNAs可能对其邻近功能基因具有调控功能。本研究为今后进一步探明lncRNAs调控捕食线虫真菌捕食器官形成机制奠定了基础。
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