不同马铃薯品种对PSTVd症状差异应答的分子机制

Potato spindle tuber viroid (PSTVd) is an important restriction factor in potato production. Previous studies showed that there were obvious differences of symptom among the different potato varieties infected by PSTVd, and the mechanism of the cause of the differences was not clear. This project aims to screen and identify differential expressed genes by obtaining transcriptome data using RNA-Seq technique and by confirming sRNA changes before and after inoculated by PSTVd with bioinformatics method. Differential target genes will be clarified by comparing differences of the gene changes in different potato varieties using qRT-PCR technique. Biological functions of relevant target genes during PSTVd infection will be verified by RNAi technique in order to explain the mechanism of differential responses among different potato varieties infected by PSTVd and to lay the foundation for the integrated control and breeding of potatoes for the disease resistance to PSTVd.

马铃薯纺锤块茎类病毒（PSTVd）是马铃薯生产中的重要制约因子，前期研究发现，不同马铃薯品种受到PSTVd侵染后症状表达存在明显差别，引起这种差别的分子机理目前尚不清楚。本项目拟在前期基础上，围绕不同马铃薯品种对PSTVd侵染的症状差异这一问题，通过RNA-Seq技术获取不同马铃薯品种接种PSTVd前后的转录组数据，应用生物信息学方法明确接种前后变化显著的小分子RNA（sRNA）和mRNA，筛选并鉴定引起sRNA变化的差异表达基因；通过qRT-PCR检测比较不同品种在PSTVd侵染后基因变化差异，明确差异靶标基因；结合RNAi等技术验证相关靶标基因在PSTVd侵染马铃薯过程中的生物学功能，阐明不同马铃薯品种对PSTVd症状差异应答的分子机制，以期为PSTVd的综合防控和抗PSTVd育种提供科学依据。

马铃薯纺锤块茎类病毒（potato spindle tuber viroid, PSTVd)是影响马铃薯生产中的一类病原生物，是我国的对外检疫对象，也是马铃薯生产的重要制约因子，不仅引起马铃薯产量的重大损失，同时还造成马铃薯块茎裂纹或呈纺锤形，严重影响马铃薯的商品价值，既能通过植株接触传播，又能通过块茎、种子、花粉等传播，且不能通过茎尖脱毒去除，一旦感染很难防除。.本研究明确了PSTVd的接种方法和PSTVd的qRT-PCR检测方法，获得了不同马铃薯品种的PSTVd病健组培苗材料，明确了PSTVd在不同马铃薯品种中的症状特点及当代和继代组培苗不同部位的表达差异；构建了PSTVd不同致病性的克隆化载体，为后续基因功能的研究与PSTVd的致病机制研究奠定了基础；对5个不同马铃薯品种PSTVd病健材料不同时期的转录组进行了RNA-seq数据分析，发现5个不同马铃薯品种PSTVd病健差异表达基因1033个；重点选取了在五个品种唯一都高表达的RPP13基因，开展了其在不同马铃薯品种PSTVd处理病健组培苗的实时表达研究，初步验证了RPP13基因在不同马铃薯品种PSTVd病健组培苗、匍匐茎和块茎中差异表达，现在正在进行其在不同马铃薯品种病健材料中敲除和过表达时的症状表现差异，同样选取获得其他差异表达基因的功能研究也在进行中；通过qRT-PCR对不同马铃薯品种共同发生变化的差异靶标基因进行实时表达验证，结合RNAi和过表达等技术对这些靶标相关基因的功能研究，对于解析不同马铃薯品种对PSTVd的症状差异奠定了条件，对于不同马铃薯品种对PSTVd症状差异应答的分子机制的研究具有重要作用，研究结果为PSTVd的综合防控和抗PSTVd育种提供科学依据，对当前的马铃薯生产具有重要的实践意义。