细胞凋亡在麦长管蚜获取和传播大麦黄矮病毒过程中的调控作用

【目的】探明细胞凋亡在麦长管蚜Sitobion avenae传播大麦黄矮病毒(barley yellow dwarf virus,BYDV)GAV株系(BYDV-GAV)过程中的调控作用。【方法】采用qPCR法检测携带和未携带BYDV-GAV麦长管蚜成蚜体内细胞凋亡关键基因胱天蛋白酶家族基因Caspase-1和Caspase-3及凋亡抑制蛋白基因IAP-1和IAP-2的表达量,并采用原位末端标记法(TdT-mediated dUTP nick and labeling,TUNEL)检测上述麦长管蚜成蚜中肠和唾液腺组织细胞凋亡水平;分别在人工饲料中添加细胞凋亡抑制剂Ac-DEVD-CHO和Caspase-1特异性激活剂PAC-1饲喂携带和未携带BYDV-GAV麦长管蚜成蚜后,在获毒和传毒不同时间利用qPCR法检测成蚜体内Caspase-1的表达量和BYDV-GAV CP拷贝数,并利用RT-PCR法检测其传播BYDV-GAV的效率;通过在人工饲料中添加dsRNA沉默麦长管蚜成蚜Caspase-1和IAP-1后,测定不同时间沉默效率和基因沉默对麦长管蚜成蚜存活和繁殖的影响,同时测定麦长管蚜成蚜获毒和传毒时体内BYDV-GAV CP拷贝数和传毒效率。【结果】与未携带BYDV-GAV健康麦长管蚜成蚜相比,携带BYDV-GAV的麦长管蚜成蚜体内Caspase-1表达量显著提高,IAP-1和IAP-2表达量显著降低,且中肠组织中凋亡细胞百分率显著提高;与饲喂溶剂二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)的对照相比,饲喂激活剂PAC-1的麦长管蚜成蚜在获毒和传毒过程中体内Caspase-1相对表达量显著升高,BYDV-GAV CP拷贝数均显著降低,且传毒效率也显著降低;与饲喂dsGFP的对照相比,饲喂dsCaspase-1和dsIAP-1的麦长管蚜成蚜体内Caspase-1和IAP-1分别在第3天时沉默效率达到最大值,分别为80.63%和71.91%,并对麦长管蚜成蚜存活和繁殖无显著影响,且饲喂dsCaspase-1的麦长管蚜成蚜获毒时体内BYDV-GAV CP拷贝数显著升高。【结论】麦长管蚜感染BYDV-GAV后,可促进其体内细胞凋亡水平,使其作为先天免疫抑制蚜虫获取和传播BYDV-GAV。本研究的结果为揭示介体-植物病毒的互作机制及通过干预介体细胞凋亡从而阻断植物病毒病流行这一新思路提供了理论依据。