1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
凤阳麝香霉是m. fengyangensis一种新发现的能产生特异性的挥发性有机化合物(volatile organic compounds, vocs)的一种内生真菌,其产生的vocs具有强烈的抗菌活性,能抑制许多植物和人的病原细菌、真菌以及昆虫的生长,甚至将其杀死,在农业和环境保护上有很大的应用前景。
但其产生的vocs也会抑制其自身生长,抑制机制尚不明确,不利于相关生物制剂的开发和生产。
本课题重点关注基于转录组测序技术对凤阳麝香霉vocs抑制自身生长的机制的研究的现状、方法以及前景,为麝香霉进行改良,构建工程菌株奠定基础。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:本课题借助转录组测序技术,通过对比活性炭吸附(无vocs)条件下和野生(有vocs)条件下凤阳麝香霉的基因表达的差异,鉴定出差异表达基因,进而获得凤阳麝香霉产生vocs对自身抑制的可能靶基因,为麝香霉进行改良,构建工程菌株奠定基础。
研究内容:本课题通过提取出活性炭吸附(无vocs)条件下和野生(有vocs)条件下凤阳麝香霉的总rna并进行高通量测序,使用生物信息学软件和数据库对测序获得的数据进行分析,从而鉴定凤阳麝香霉产生vocs对自身抑制的可能靶基因。
拟解决的关键问题:a) 通过对转录组测序数据的分析寻找到凤阳麝香霉产生vocs对自身抑制的可能靶基因;b) 将筛选出的可能靶基因进行荧光定量pcr扩增;
3. 研究的方法与方案
实验菌株:凤阳麝香霉 zjlq0241. 凤阳麝香霉的活化用灭菌牙签从保存菌株的冷冻保存管中挑去菌块,将其接种到pda培养基,封口膜封口后置于培养箱中25c黑暗环境下培养配用;2. 凤阳麝香霉的对峙培养在无菌三格培养皿的其中一个倒入pda培养基,冷却凝固后备用,将活化好的凤阳麝香霉接种到培养基上,在另一格中加入1.0g灭菌后的活性炭,封口膜封住后置于25c黑暗中培养,以不加入活性炭的作为对比,进行多次重复;3. 总rna提取a) 取 450 μl buffer rlysis-fg 加入 1.5 ml rnase-free 的离心管中备用b) 用牙签和无菌水从培养基刮取冲洗约 100mg 子实体,立即用液氮研磨成粉末,加到上述 1.5 ml 离心管中,立即震荡混匀,室温放置 5minc) 12000 rpm 4 ℃ 离心 3 min,将上清移至 1.5 m| rnaase-free 的离心管中d) 加入 1/2 体积无水乙醇,充分混匀e) 将吸附柱放入收集管中,用移液器将溶液全部加至吸附柱中,静置1min,室温 12000rpm 离心 1min,倒掉收集管中废液f) 将吸附柱放回收集管中,加入 500μ gt solution 静置 1min,室温10000 rpm 离心 1min,倒掉收集管中废液g) 将吸附柱放回收集管中,加入 500μ nt solution 静置 1min,室温10000 rpm 离心 1min,倒掉收集管中废液h) 将吸附柱放回收集管中,室温 12000 rpm 离心 2mini) 将吸附柱打开盖子于室温放置数分钟,以彻底晾干吸附材料中残留的乙醇j) 将吸附柱放入 rnase-free 的 1.5ml 离心管中,在吸附膜中央加入40μ 的 depc-treated ddh20,静置 2min,12000 rpm 离心 2min,保存于-80c 冰箱备用4. 转录组测序(rna-seq)此步骤交由测序公司完成,并从测序公司获取测序数据信息。
5. rna-seq的一般数据处理a) 数据预处理对于测序产生的原始数据,可以使用fastx-toolkit[8]对低质量的读段、引物和接头进行去除b) 读段(read)的定位对于有参考基因组的物种,可以使用hisat2[9]、tophat2[10]、hpg aligner[11]和bowtie2[12]等软件将read定位到基因组上,其中,hisat2的对于短片段的表现最优,而对于长片段,则可以使用hpg aligner。
tophat2最常用,但逐步被升级版hisat2取代。
4. 研究创新点
尚未有对麝香霉属VOCs抑制自身生长机制研究的报道,使用转录组测序技术研究麝香霉属VOCs抑制自身生长机制是本课题的创新之处;同时本课题研究时将实验和生物信息分析相结合,是本课题的特色之处。
5. 研究计划与进展
2017.9-2017.10 相关文献查询、实验前期器材准备、凤阳麝香霉的活化;2017.10-2017.12 凤阳麝香霉转接、凤阳麝香霉活性炭对峙培养,对峙培养7天后使用试剂盒提取RNA后保存于-80冰箱中,多次重复之前流程;2018.01-2018.03 将之前提取的RNA送测序公司测序,等待测序结果;2018.03-2018.04 转录组测序数据处理分析2018.04-2018.05 论文撰写
