致病疫霉Blue-13菌株侵染DM马铃薯叶片转录组分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

致病疫霉起源于拉丁美洲，与丝状真菌在分类上不同，隶属于卵菌门疫霉属，能引发马铃薯晚疫病，是一种全球性的植物病原物^[1]。

致病疫霉通常是异宗交配的二倍体，只有当a1和a2两种交配型的同时存在时，才可以通过有性生殖形成卵孢子。a2交配型在欧洲的出现要比a1交配型晚135年^[2]，且在田间一直不常见。有报道指出从2006年到2008年，在英国马铃薯晚疫病高发地区，一种新型的a2交配型的致病疫霉菌株blue-13迅速取代了a1交配型菌株在当地致病疫霉种群中的主导地位；对blue-13进一步研究发现其具有甲霜灵抗性，且在低温下与其他菌株相比更具有破坏力。使用包括blue-13的不同菌株对同一寄主进行侵染，发现blue-13的活体营养阶段比其他菌株时间更长，这也意味着blue-13菌株引起的晚疫病病害在田间更不易被发现^[3]。鉴于上述blue-13具有的巨大的田间优势，通过rna-seq在转录组层面研究致病疫霉侵染马铃薯过程中致病相关基因转录水平上的变化对探究致病疫霉的致病机制有重要意义。

rna-seq可以解决真核生物中的时空、组织特异性或条件特异性转录组学问题^[4，5]，是将基因信息与其功能建立联系的重要工具。目前rna-seq技术主要应用于转录分析、snp鉴定、rna编辑和差异基因表达分析^[6]。随着诸如salmon、kallisto等非比对软件的发展，rna-seq定量分析的速度以及准确性都大大提升^[7]。这一类软件使得分析基因的基因和转录本表达情况更加方便。这不仅可以研究致病疫霉侵染样品中病原菌致病相关基因的转录本时空表达情况，还可以分析寄主植物免疫的相关基因的转录本表达情况以及为应对致病疫霉侵染，寄主植物免疫的相关基因的可变剪切信息^[8]。

2. 研究的基本内容和问题

（一）研究目标

拟通过rna测序对blue-13菌株侵染马铃薯叶片过程中致病相关基因的转录情况进行探究，在转录组层面研究侵染样本中致病疫霉基因的转录变化，特别是毒性基因的表达变化，为解释致病相关基因的表达水平变化以及基因表达变化与侵染过程中植物表型的内在联系提供理论基础，为田间抗性基因的分布提供指导。

（二）研究内容

3. 研究的方法与方案

（一）方法和技术路线

（二）实验方案

4. 研究创新点

根据目前的报道，Blue-13菌株具有巨大的田间优势，已经迅速在英国的致病疫霉种群中占据了主导地位。对Blue-13侵染马铃薯叶片的样本进行转录组分析可以初步探究其侵染过程中的生理变化，能够为深入研究Blue-13致病相关基因尤其是Avr基因的变异情况，阐释其致病机制，解释其具有巨大田间优势的原因提供启发；作为A2交配型菌株，对Blue-13的转录组研究还可以为A2交配型菌株的研究奠定基础；对田间马铃薯抗性基因分布，防控马铃薯晚疫病具有指导意义。

5. 研究计划与进展

本研究初步分为3个阶段，总体安排及进度如下：

第一阶段（2018.7-2018.8）

进行blue-13侵染马铃薯叶片的预实验,确定侵染条件以及取样时间点;