甘薯病毒病原相关的microRNA的挖掘及分析

【目的】甘薯的病毒种类比较多,不同的病毒感染会引起相应的症状变化,田间自然发病的甘薯表型不一,这可能与病毒感染类型有关。论文旨在鉴定和研究甘薯中与不同甘薯病毒感染相关的micro RNA(mi RNA)。【方法】采用Illumina公司高通量测序技术,对来自福建泉州地区同一品种(龙薯9号)、具有不同症状的叶片样本(畸形黄化、疱疹、褪绿矮化和曲叶,样本编号分别为Fj01、Fj02、Fj03和1H)进行高通量测序,利用生物信息学手段挖掘和分析差异表达mi RNA,并对差异mi RNA和病毒表达进行PCR验证,鉴定基因和病毒在样本中表达情况,分析测序数据的可靠性,利用生物信息学分析进行mi RNA靶基因预测和功能分析,探究差异mi RNA与病毒种类的相关性。【结果】通过与病毒数据库的比对,发现Fj01、Fj02、Fj03样本(除1H外)均感染了甘薯常见病毒,如甘薯褪绿矮化病毒(Sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)、甘薯病毒2号(Sweet potato virus2,SPV2)、甘薯羽状斑驳病毒(Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)、甘薯G病毒(Sweet potato virus G,SPVG)、甘薯C病毒(Sweet potato virus C,SPVC)等,但Fj01、Fj02和Fj03这3个样本的症状并不一致,样本之间只在甘薯不常见的病毒种类中有差异,通过PCR验证了SPFMV和SPVC病毒在样本中的表达情况与测序数据基本一致。在4个样本中共鉴定出679个已知的mi RNA和1 004个新的mi RNA,通过配对比较分析,其中288个已知的mi RNA和433个新的mi RNA在4个样本之间有差异性表达,并且这些mi RNAs,如mi R-156、mi R-157、mi R-166等家族的成员在4个样本中表达模式各异。同时,采用实时荧光定量PCR验证几个差异mi RNAs(如mi R-156、novel-mi R-40和mi R-319m)在各个样本间的表达情况与测序结果基本一致,另外,与脱毒苗样本进行比较,检测到3个mi RNA(mi R-160a、mi R-2096和mi R-5387b)在4个症状样本中具有不同程度的上调表达,证明mi RNA的表达与植株的表型有关。通过对mi RNA靶基因的预测与分析,发现这些差异mi RNA的靶基因多数为转录调控因子,编码蛋白多含有ZFP、WD、Myb、SPL等功能区域,这些因子多参与调控植物的基因、代谢通路和抗原识别等来调控植物生长发育、形态建成和抗逆性,表明这些mi RNA靶基因的功能多样性。【结论】不同病毒感染确实能够引起mi RNA差异表达,并且这些mi RNA通过其靶基因参与调控植物的生长发育、抗胁迫性和防御。

Mining and Characterization of MicroRNAs Associated with Pathogenicity by Different Sweet Potato Viruses