利用生物信息学技术快速、高通量筛选潜在植物寄生线虫RNAi靶标基因及验证

摘要

植物寄生线虫是世界农业生产上为害最大的植物病原之一，每年造成的经济损失高达1500亿美元。其中，根结线虫和胞囊线虫等固着型内寄生线虫为害最为严重。利用生物信息学技术通过序列比对，获得植物线虫基因组与自由生活线虫中变异或RNAi后具特异表型基因的同源基因，去除与寄主植物和人类基因组的相似序列，筛选线虫特有基因作为潜在的植物寄生线虫RNAi靶标基因。对部分关键基因利用发根农杆菌诱导的大豆发根系统快速验证其作为抗线虫沉默靶标的有效性。获得的主要结果如下：从WS220数据库获得变异或RNAi后有特异表型的自由生活线虫C elegans基因8119个。通过上述策略，从南方根结线虫基因组20，359及北方根结线虫基因组14，421个蛋白质编码基因中，分别筛选到262和306个潜在的RNAi靶标基因，其中根结线虫属共有的靶标基因数为104。利用大豆胞囊线虫(H glycin)已公布的基因组和EST数据，预测了253个潜在的RNAi靶标基因，人工选取了3个基因分别利用发根农杆菌诱导的大豆发根系统进行RNAi效果验证。结果表明，3个所选基因都具有一定的RNAi抗线效果，其中C基因抗性最佳。在发根农杆菌介导的大豆转化体系的侵染实验中，C基因对应的每克发根的孢囊数以及单孢囊中的卵粒数均显著低于对照(α=0.05)，以孢囊减少作为评价指标，其防治效果达74.10%。此项研究表明，通过生物信息学技术与农杆菌诱导的植物发根系统相结合的策略，可以快速挖掘并验证潜在的植物寄生线虫RNAi靶标基因。