松材线虫环状RNA的鉴定与功能初探文献综述

 2022-07-22 12:26:14

文献综述

一、研究背景及意义

松材线虫病是一种病原主导性的病害,又称松树萎蔫病,在较短的时间内就能导致松树的死亡,是一种松树上的毁灭性病害。该病害主要危害松属植物,包括黑松、赤松和马尾松等,也对少数非松属针叶树有影响,如红云杉、黑云杉[1]

1905年,在日本长崎市第一次报道了该病引起松树的大面积枯死,随后扩散至整个国家,使得日本松树资源和经济受到了巨大的损失 [2]。1982年,在我国南京中山陵首次发现该病。在短短30年,已扩大到江苏、安徽、广东、浙江、山东、福建、江西、广西、四川等16个省,每年发生面积近10万hm2,累计致死松树达5 000多万株,直接经济损失25亿元,间接损失250亿元。近年来疫情扩散蔓延呈加剧之势,对我国大面积的松林构成了严重威胁,成为我国最具危险性的头号森林病害[3]

环状RNA(circRNA)是一种不含3′端结构的RNA。在1970年,首次在病毒中发现circRNA[4]。1993 年在小鼠睾丸中发现由性别决定基因Sry转录而来的circRNA。2006年又在果蝇中发现来自于盲肌的未知环状RNA。2012 年,Salzman等利用RNA-Seq方法研究癌症相关的染色体重排或基因融合,环状RNA不但在癌细胞样本中存在,而且在人正常细胞系、小鼠脑组织中也大量存在,在细胞中的总量约占线性RNA的1%,部分环状RNA的丰度超过了对应等位基因位点的线性RNA[5,6]。近年来,随着高通量测序技术的进步和相应的序列比对算法的优化,circRNA得到更加全面和深入的研究,被发现广泛的存在于包括人、小鼠和线虫等在内的真核生物界,且越来越多的证据表明,circRNA是一类功能性的生物大分子,具有多种生物学功能[7]。目前,circRNA在动物中的研究相对深入,数个基因的作用机制已得到解析;而circRNA在植物中的研究还相对较浅,主要集中在circRNA鉴定及功能预测方面,尚缺乏深入的功能研究。

松材线虫的分子研究早已开展,而随着松材线虫基因组的公布,更是开启了松材线虫分子生物学研究的新时代。近年来,基于高通量测序的松材线虫转录组miRNA、转录组、SNV、蛋白组等研究相继发表[8,9,10],对这一病害的相关研究都有着很好的借鉴作用。但是,关于松材线虫体内是否存在circRNA并未有相关的报道。而环形RNA具有重要的基因调控功能,了解松材线虫circRNA的功能对于我们阐明该病害的致病机理提供了新的研究方向。因此,本研究在松材线虫转录组测序工作已经完成的基础上,利用转录组序列进行候选circRNA的筛选。利用PCR技术对预测的结果进行实验验证,以期获得真实可靠的circRNA序列。通过对不同毒力松材线虫样本中circRNA的表达差异进行qPCR实验分析,探究circRNA在松材线虫体内可能发挥的调控作用。

二、国内外研究进展

1 松材线虫病概述

    1. 松材线虫概述

松材线虫病病原为松材线虫(Bursaphelenchus xylophilu),属于动物界,线虫门,侧尾腺口纲(Secernentea),滑刃目(Aphelenchida),滑刃亚目(Aphelenchina),滑刃总科(Aphelenchoidoidea)滑刃科(Aphelenchoidoidae),伞滑刃属(Bursaphelenchus[11]

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