虫害是我国茶叶生产的主要限制因子,而茶树对害虫取食诱导防御的分子机制研究尚起步;同时miRNA在植物逆境中的调控机制是当今研究的热点,然而其在植物对害虫取食诱导防御机制中的调控研究尚属空白。本项目以茶树为试材,借助小RNA深度测序、降解组测序、基因芯片和qRT-PCR等技术,并结合生物信息学分析手段,获得茶树被茶尺蠖取食诱导相关的差异miRNA;比较茶树分别被茉莉酸甲酯、乙烯和茶尺蠖取食处理后各自对应的差异miRNA、靶基因和诱导防御相关基因表达的动态变化特征,及其在不同抗性品种间差别。通过这些研究,一方面明确茶树被茶尺蠖取食诱导的差异miRNA特征及其在诱导防御中的作用机理,进而在转录后水平上揭示茶树诱导防御体系的调控机制,同时还为茶树抗虫品种选育和害虫综合防治等方面提供理论支持,因此具有较大的科学意义和实际应用前景;另一方也为进一步认识植物miRNA特征和功能提供新视角。
Camellia Sinensis;Ectropis oblique;miRNA;Induction defense;Degradome
虫害是我国茶叶生产的主要限制因子,而茶树对害虫取食诱导防御的分子机制研究尚起步;同时miRNA 在植物逆境中的调控机制是当今研究的热点,然而其在植物对害虫取食诱导防御机制中的调控研究尚属空白。本项目以茶树为试材,借助小RNA 深度测序、降解组测序、基因芯片和qRT-PCR 等技术,并结合生物信息学分析手段,研究了获得茶树被茶尺蠖取食诱导相关的差异miRNA及其作用靶基因。所取得的主要结果如下(1)分别对被茶尺蠖取食、机械损伤和未处理的茶树叶片样品(分别记作STL、SML和SCKL)构建small RNA文库,并进行高通量测序分别得到测序总量为2363062、2207927和 3775038 条reads。(2)通过分析发现,在STL、SML和SCKL样品中分别获得101、106和112条保守的miRNA,以及462、406与478条茶树特异的miRNA;与对照试验组相比较,茶树被茶尺蠖取食后表达量存在差异的miRNA有56条,其中上调表达的有32条,下调表达的有24条;而进一步通过miRNA芯片检测,发现茶尺蠖取食茶树后,发生差异表达的miRNA共有37条,其中上调表达的有13条,下调表达的有24条。(3)芯片鉴定出响应茶尺蠖取食后的差异表达的miRNA 9条,其中4条上调的miRNA,5条下调的miRNA。在响应茶尺蠖取食后的差异表达的miRNA中,扣除与响应机械损伤的相同的差异表达的5条miRNA后,余下的4条miRNA则可能是茶尺蠖取食茶树叶片时,其口腔分泌液所引起的差异表达的miRNA。(4)基于降解组测序结果,发现有6条miRNA的靶基因,这些基因涉及调控转录因子TCP、生长响应因子与Ca2+运输ATPase等功能;利用RLM-5′RACE技术,成功验证了其中的3个差异表达miRNA对各自的靶基因具有调控作用。