甘薯病毒病原相关的microRNA的挖掘及分析

摘要

[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microRNA (miRNA).[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miRNA,并对差异miRNA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miRNA靶基因预测和功能分析,探究差异miRNA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,如甘薯褪绿矮化痫毒(Sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)、甘薯病毒2号(Sweet pota to virus 2,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miRNA和1 004个新的miRNA,通过配对比较分析,其中288个已知的miRNA和4 33个新的miRNA在4个样本之间有差异性表达,并且这些miRNAs,如miR-156、miR-157、miR-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miRNAs(如miR-156、novel-miR-40和miR-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miRNA(miR-160a、miR-2096和miR-5387b)在4个症状样本中具有不同程度的上调表达,证明miRNA的表达与植株的表型有关.通过对miRNA靶基因的预测与分析,发现这些差异miRNA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miRNA靶基因的功能多样性.[结论]不同病毒感染确实能够引起miRNA差异表达,并且这些miRNA通过其靶基因参与调控植物的生长发育、抗胁迫性和防御.