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本氏烟作为研究病原物与宿主互作的模式生物,同时也是双生病毒感染的主要宿主之一。双生病毒在我国的快速蔓延,对作物生产造成了严重的经济损失,研究其与植物宿主间的互作关系变得越来越重要。双生病毒TYLCCNV单独侵染植物并不造成症状,而TYLCCNV及其卫星DNA(TYLCCNB)共同侵染则会造叶片卷曲、黄化、花叶等症状。
本研究利用TYLCCNV侵染(对照)、TYLCCNV和其β卫星TYLCCNB共同侵染以及TYLCCNV和无义突变后的TYLCCNB(mβ)共同侵染本氏烟后深度测序获得的small RNA表达数据,第一次在全基因组水平上对双生病毒侵染前后本氏烟体内small RNA群体的变化进行了深入研究。
本研究共使用了来自三组文库的479万多条特异读序用于miRNA和phasedsiRNA的鉴定。通过生物信息学方法,共预测出了392个可能的miRNA基因和一批phased siRNA。对TYLCCNV和TYLCCNB侵入后本氏烟miRNA群体的表达水平研究发现,有148个miRNA基因显著上调表达,有31个miRNA基因显著下调。对检测到的miRNA*的研究发现,miRNA*的表达水平和miRNA基本一致,但上调或者下调幅度要大于miRNA。93%的miRNA基因(265个)可以在本氏烟基因集中找到共1346个靶基因,对这些靶基因进行功能聚类分析,发现有接近50%的靶基因富集在绑定和催化相关的GO子目录下,说明了miRNA在转录过程中发挥着重要的作用。对27个未预测到靶基因的miRNA基因研究发现,22个核苷酸的miR7122在3个库中都具有较高的表达量,其可能潜在的作用是介导tasiRNA形成,该途径可能是不同于拟南芥中miR173、miR390和miR828介导的ta-siRNA形成途径。通过比较β和mβ侵染后的miRNA群体变化,发现在β卫星侵染中上调或者下调的miRNA,在mβ中大部分出现了回复现象。这种现象暗示着,双生病毒通过sRNA途径上调或者下调一些基因的表达而致病;而本氏烟在抵抗双生病毒侵染过程中,可能通过降低β卫星的活性来减少病毒带来的伤害。