花生茎线虫的脱水耐受能力及脱水胁迫对基因表达影响

Ditylenchus arachis, recently identified by our research team, is an important pathogen in peanut (Arachis hypogaea). We found that D. arachis could be long-term surviving in infested dry pods and seed coat. The purpose of this project is to confirm the anhydrobiosis of D. arachis by studying its dehydration tolerance, the change of behavior, morphology, ultrastructure and trehalose content in response to the dehydration stress, and compare the gene transcription information of D. arachis between pre-and post dehydration stress with RNA-seq sequencing technology. This project would further screen the types of genes regulated by dehydration stress and predict their biological process and function. Trehalose-6-phosphate synthase genes（tps）, and late embryogenesis abundant genes（lea）, two genes will be studied and their expression in response to the dehydration stress will be verified by qPCR. The results of this project will constitute an important theoretical foundation for studying the physiological, biochemical and molecular mechanisms of D. arachis in response to the dehydration stress, it will also be of important significance in controlling D. arachis in peanut.

花生茎线虫（Ditylenchus arachis）为课题组在花生上发现报道的新种，是花生重要病原物。前期研究发现花生茎线虫可通过脱水休眠（anhydrobiosis）在干燥的病果荚、种皮内长期存活。本项目拟对花生茎线虫的脱水耐受能力、脱水胁迫过程中的线虫行为、形态及超微结构变化、海藻糖含量变化进行研究，确定花生茎线虫脱水休眠策略类型；同时通过转录组RNA-seq测序技术，获得脱水胁迫前后花生茎线虫基因转录信息，通过生物信息学分析，筛选与脱水胁迫相关的基因种类，预测其序列编码的蛋白质分子可能参与的生物学过程及功能；重点针对海藻糖-6-磷酸合成酶基因（tsp）、胚胎发育晚期丰富蛋白基因（lea）进行鉴定，对其在脱水胁迫中的表达量变化进行分析，通过qPCR方法进行验证。本研究结果将为花生茎线虫脱水休眠的生理生化及分子机制奠定重要的理论基础，对花生茎线虫病的防控也具有重要意义。

花生茎线虫为课题组在花生上发现报道的新种，是花生重要病原物。本研究重点对花生茎线虫的脱水耐受能力进行研究；在此基础上，通过转录组RNA-seq技术研究脱水休眠前后花生茎线虫基因表达差异；在转录组数据研究的基础上，获得了其中海藻糖-6-磷酸合酶的全长序列，并对其在花生茎线虫脱水胁迫中的作用进行了研究，获得以下结果：. 1. 通过缓慢脱水及快速脱水干燥试验表明，花生茎线虫的干燥存活策略为缓慢失水策略。花生茎线虫耐寒性研究发现，经过缓慢脱水休眠的花生茎线虫，抗冻能力比新鲜线虫增强，存活率提高，进且入脱水休眠的线虫低温条件比室温更利于线虫的存活。缓慢脱水休眠的线虫适当低温预处理后再冷冻保存，有利于线虫的存活。. 2. 通过RNA-seq测序，成功获得了脱水休眠前后花生茎线虫的转录组（32.1 G clean reads的数据量）。将所有203464个unigene进行功能注释，60.86%的unigene获得了7大数据库Nr、Nt、KO、SwissProt、PFAM、GO和KEGG中至少一个数据库的注释。为花生茎线虫脱水胁迫相关基因的研究提供了参考信息。将脱水休眠前后花生茎线虫的cDNA文库的基因进行差异表达分析，获得了大量脱水休眠前后花生茎线虫差异表达基因。. 3. 基于转录组数据成功获得了花生茎线虫海藻糖-6-磷酸合酶基因全长序列，对进入休眠状态后花生茎线虫Da-tps-1的表达量进行qPCR，发现进入休眠状态后12h表达量达到最高，且该时间段的海藻糖含量也达到最高。花生茎线虫Da-tps-1基因经沉默处理后，在RNAi处理24h时，Da-tps-1的沉默效率最高，花生茎线虫的脱水耐受能力降低，在干燥条件下，死亡率提高。. 经过三年时间的努力，顺利完成了各项任务指标，本研究结果将为花生茎线虫脱水休眠的生理生化及分子机制奠定重要的理论基础，也对该花生茎线虫病害防治提供思路，具有重要的意义。