揭示作物害虫线虫的microRNA景观

植物寄生线虫是一种小蛔虫,主要以根系为食,造成作物减产。根结线虫,有隐姓埋名的女人是对棉花、番茄和大豆等几种作物最具破坏性的害虫之一。的感染阶段m .隐姓埋名的女人第二阶段的幼虫进入易感植物的根,并将正常的根细胞生长转移到被称为巨细胞的觅食场所,在那里幼虫觅食、生长、成熟为雌性并繁殖。虽然这些线虫太小,人眼无法看到,但可以通过易感植物根系上的瘿或结的外观来识别感染,因此通常称为根结线虫(图1)。

图1所示。棉花根侵染黑穗病。可见虫瘿,虫瘿中可见成年雌虫(箭头)。

图1所示。棉花根感染m .隐姓埋名的女人.可见虫瘿,虫瘿中可见成年雌虫(箭头)。

控制害虫线虫是困难的。使用作物轮作是困难的,因为根结线虫以几种作物为食。杀线虫剂通常是剧毒的,而且只有部分有效。直到最近,抗线虫品种只有中等效果,而且在改良品种中仍然没有普遍的高抗性品种。通过增加对控制线虫繁殖、发育和寄生的基因和基因调控的认识,可以更好地设计杀线虫剂和开发更好的抗线虫作物品种。

microRNAs (miRNAs)是核糖核酸的小分子,可以调节细胞中的基因表达,并可以通过操纵来抑制基因表达。通过实验抑制基因,已经发现miRNAs控制了包括生殖、发育和神经敏感性在内的几个细胞过程。甚至病毒也有控制病毒基因的mirna。我们的目标是看看线虫害虫的寄生特性是否可以通过使用基于mirna的技术来控制。我们是否可以使用人工mirna来沉默控制线虫繁殖和寄生的基因来控制线虫害虫?作为解决这些问题的第一步,我们做了一个全面的分析来鉴定和表征植物寄生线虫中的mirnam . incogita

首先,我们利用了目前可用的小RNA数据库m .隐姓埋名的女人这是深度测序分析的结果。我们使用了先前在我们实验室开发的名为“miRDeepFinder”的计算程序来进行miRNA鉴定。该程序结合了保守和新型mirna的多个特征标准。结果,我们共鉴定了289个mirnam .隐姓埋名的女人.其中254个是保守的miRNA,属于miRNA的162个化学家族。相反,35人是M.incognita-特异性,属于31个miRNA家族。物种特异性mirna可能在寄生中起重要作用m .隐姓埋名的女人.此外,我们已经验证了几种mirna在m .隐姓埋名的女人采用实时荧光定量PCR。图2显示了几个已鉴定的mirna的序列和发夹结构。

图2所示。预测了四个选择的M. incognita mirna的二级发夹结构。成熟miRNA序列为阴影。

从深度测序中获得的特定miRNA的序列读取数表明它们在生物体中的表达和丰度。我们报道了16个最丰富的mirna,每个mirna的序列读数都大于5000。所有这些mirna在从蠕虫到脊椎动物的不同分类群中都是保守的。重要的是,这些mirna在线虫物种中表现出高度的保守性,包括寄生线虫和自由生活的线虫。

例如,最丰富的miRNA是min-miR-100a,在寄生线虫中是保守的蛔虫suum蛔虫是一种寄生在动物小肠中的寄生虫。它通过发展巨大的繁殖能力适应了寄生的生活方式,每只雌性可以产下多达2500万个卵。第二丰富的miRNA是min-miR-124。miR-124存在于自由生活的线虫中秀丽隐杆线虫在寄生线虫中摘要cantonensis.在答:cantonensis, miR-124的上调被发现抑制炎症标志物,可能导致免疫反应降低,这是害虫线虫适应感染条件的重要机制。

小平锅1罗伯特·l·尼科尔斯2
1美国北卡罗来纳州格林维尔市东卡罗莱纳大学生物系
2棉花公司,加里,北卡罗来纳州,美国

出版

植物寄生根结线虫(Meloidogyne incognita) microrna的深度测序鉴定与表征
张勇,王勇,谢峰,李超,张斌,Nichols RL,潘鑫
Funct integral Genomics. 2016年3月

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