1、小麥白粉病是由禾本科布氏白粉菌小麥?；虰lumeria graminis f.sp.tritici(Bgt)引起的氣傳性病害。在我國，自從上世紀80年代以來兩次白粉病大流行后，小麥白粉病的發(fā)病面積與發(fā)病程度均維持在一個較高水平，嚴重影響我國小麥的籽粒品質(zhì)與產(chǎn)量，已成為我國小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的主要制約因素之一。由于在較短時間內(nèi)小麥白粉病菌就能突變成新的生理小種并且含單一抗性基因品種會在短期內(nèi)抗性減弱甚至喪失，因此了解小麥在感染病

2、菌后的信號傳導及響應對于科學家揭露抗病分子機制以及作物育種有巨大的幫助。
　　本研究以高感白粉病菌生理小種E09小麥品種Chancellor及其近等基因系(NIL)L031（高抗）與兩者雜交后代F1（高抗）為研究對象，采用RNA-seq技術對小麥白粉病菌E09分別誘導16h和96h后的Chancellor、L031與F1幼苗進行轉錄組分析，通過差異表達基因的篩選與注釋，從轉錄組水平上分析抗感病小麥材料對白粉病菌不同的防御反應以及早

3、期病程相關基因的表達。主要結果如下:
　　(1) RNA-seq轉錄組測序與從頭組裝及注釋
　　對白粉菌侵染16h和96h后三個小麥材料L031，F(xiàn)1以及Chancellor各自的混合樣品進行轉錄組測序，得到六個轉錄組，包括T1，T2和T3(分別代表L031-16h，F(xiàn)1-16h以及Chancellor-16h);以及T4，T5和T6(分別代表L031-96h，F(xiàn)1-96h以及Chancellor-96h)。六個轉錄組原始數(shù)

4、據(jù)經(jīng)過過濾后各得到4G左右的clean data，Q30％均大于91％。采用Trinity軟件對clean data進行從頭組裝，得到316，787個轉錄本以及112，033功能基因，其中有63，210個功能基因可被注釋。將clean data與指定的參考基因組進行序列比對，各樣品測序數(shù)據(jù)與所選參考基因組的序列比對效率從79.68％到83.01％不等。
　　(2)白粉菌誘導的差異表達基因
　　以基因表達水平差異超過2倍、檢驗

5、P-value值＜0.005且FDR（錯誤發(fā)生率）≤0.01作為差異表達基因（differentially expressed genes，DEGs）篩選的標準。無參考基因組時在16h處理下，L031與chancellor共有2，932個基因存在表達差異，F(xiàn)1和Chancellor存在1，419個差異表達基因;在96h處理時，L031與Chancellor共有4，697個差異表達基因，F(xiàn)1和Chancellor存在4，583個差異表達基

6、因，后期有更多下游基因表達被引發(fā);有參考基因組時，在16h處理下，T1比T3共有5，052個基因存在表達差異，F(xiàn)1和Chancellor存在1，832個差異表達基因;在96h處理時，L031與chancellor共有4，710個差異表達基因，F(xiàn)1和Chancellor存在4，507個差異表達基因。F1與Chancellor的差異表達基因數(shù)目小于L031與Chancellor的差異表達基因，說明在試驗設計中添加F1可減少假陽性差異表達基因

7、數(shù)目，更加準確識別抗性反應中的重要基因。結果顯示侵染后期有更多的下游基因被激發(fā)，證實了早期侵染是研究小麥在病菌侵染后對生理小種特異的抗性基因表達與響應的關鍵時期。本研究對比了在16h和96h侵染條件下L031、F1、Chancellor的共調(diào)控基因，在無參和有參兩種條件下均發(fā)現(xiàn)T1比T3與T2比T3共有的重疊基因主要參與翻譯，轉錄，復制，信號傳導等過程;T4比T6與T5比T6共有的重疊基因，與翻譯，轉錄后修飾，能量產(chǎn)生與轉化，氨基酸代謝

8、等過程有關，這些重疊的DEGs可能是抗病防御機制中必不可少的基因。
　　(3)不同侵染時間基因表達差異
　　在不同處理時間三種基因型內(nèi)比對發(fā)現(xiàn)，無參考基因組時T1與T4有2，699個差異表達基因，T2與T5有1，952個差異表達基因，T3與T6有4，697個差異表達基因。96h處理下與植物次生代謝通路有關的基因富集。有參考基因組時T1與T4有1，958個差異表達基因，T2與T5有3，456個差異表達基因，T3與T6有1，49

9、9個差異表達基因。差異表達基因的KEGG富集分析結果發(fā)現(xiàn)許多通路是侵染后期特有的，包括一些次生代謝途徑，如生物堿合成，類固醇生物合成，ABC轉運子等。
　　(4)涉及抗白粉病反應的抗病基因
　　選取兩個時間點在感病材料中表達水平為0或接近與0，而抗病材料L031以及F1表達量極高的差異表達基因發(fā)現(xiàn)，許多差異表達基因是抗性相關基因。本研究中設置無參考基因組時，共發(fā)現(xiàn)8個編碼LRR家族的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶的功能基因在抗病材料

10、中均表達上調(diào)，其中5個功能基因在感病材料中表達極低，這5個基因可能參與基因介導的抗性，與識別侵染激活下游信號級聯(lián)反應有關。另外，47個重疊基因在兩個處理的抗感病材料差異表達基因中發(fā)現(xiàn)，主要編碼抗病蛋白RGA，RPM以及RPP，受體類似物蛋白激酶，以及一些假設蛋白。在與參考基因組比對后，共得到76個具有相同表達模式的共調(diào)控新基因，注釋結果發(fā)現(xiàn)其中有19個共調(diào)控抗病相關新基因，基因功能主要涉及抗病蛋白RPP、RGA、RPM，LRR受體類似絲