01

利用改进的16S-seq和全基因组关联分析解析水稻和根内微生物组互作机制的研究

答辩人：宋露洋

指导老师：谢卡斌

学院：植物科学技术学院

时间：-05-:00

答辩地点：作物遗传改良国家重点实验室C会议室

学位论文简介：

细菌是植物微生物组的重要组成部分，在促进植物生长、营养吸收、抗逆性和诱导系统抗性等方面均发挥着重要作用。因此对植物附属细菌群体组成及其遗传调控机制进行深入研究将为调控植物生长、提高作物抗逆性、减少植物病害以及促进农业可持续发展提供新的思路。本研究基于CRISPR/Cas9系统创新性的开发了Cas-16S-seq的方法，解决了16SrRNA扩增时大量植物宿主序列污染的技术难题。在该方法中，从上百万的细菌16SrRNA基因序列中设计出植物宿主特异性gRNA是关键。为此，我们也开发了一整套生物信息学流程，可为任何高等生物物种设计Cas-16S-seq所需的高特异性gRNA，用来特异性切割宿主植物序列且不会脱靶识别细菌16SrRNA基因。此外，本研究也利用稻田土壤、水稻根内以及叶片样品证明了Cas-16S-seq在植物附属细菌群体研究中的高效且无偏性。宿主植物如何能够对致病菌、有益菌以及别的非致病性菌进行有效区分，并选择性招募和富集有益菌是植物病理学研究的重大科学问题。为了解决该问题，研究人员通过利用合成菌群和宿主基因突变体的反向遗传学方法，已经确定了植物对某些细菌的募集和选择性组装主要是受到养分和宿主免疫等相关信号通路的协同调控。但是，由于反向遗传学的方法费时费力且不能够快速挖掘出未知基因对某些细菌的调控作用。因此，本研究创新性的利用了微生物全基因组关联分析（microbialGenome-wideassociationstudy，mGWAS）的正向遗传学方法，以个水稻品种根内细菌组成和相对丰度为性状，共计确定了个候选基因座可能潜在调控水稻根内核心菌的定殖。本研究也通过构建候选基因敲除突变体和微生物组学的方法，证明了mGWAS可以快速发掘调控特定根系细菌定殖相关的水稻基因。mGWAS在水稻根系细菌群体研究中的成功运用，将对全面理解水稻根系细菌群体组装背后的分子机制提供科学依据，对进一步通过改变水稻基因促进水稻对有益菌的选择性富集具有重要指导意义。本研究的工作为植物微生物组学研究提供了一个强有力的工具，也为优化微生物组学研究工具提供了新思路，同时将对全面理解水稻根系细菌群体组装背后的分子机制提供科学依据，对进一步通过改变水稻基因促进水稻对有益菌的选择性富集具有重要指导意义。

02

基于CRISPR的基因检测和基因抑制技术在稻瘟菌中的建立与应用

答辩人：张云牧

指导老师：谢卡斌

学院：植物科学技术学院

时间：-05-:00

答辩地点：作物遗传改良国家重点实验室C-会议室

学位论文简介：

水稻稻瘟病是水稻病害中危害面积最广、流行情况最复杂的主要病害之一，严重时甚至导致水稻绝产，因此，快速鉴定稻瘟菌并阐明其适应抗性品种的分子机制十分重要。传统的方法往往从单个基因入手来展开研究，造成研究的局限性，而CRISPR技术因其高效、特异及易编程的优点得到广泛