转录因子NbNAC062及其纳米药物对PVY侵染的抑制作用

前期研究表明NbNAC062能够抑制PVY早期侵染,本研究通过构建NbNAC062敲除突变体和过表达植株进一步明确NbNAC062的抗病毒功能,并利用异硫氰酸荧光素(fluorescein-5-isothiocyanate,FITC)标记的壳聚糖季铵盐(chitosan quaternary ammonium salt,HACC)包被NbNAC062质粒,制备HACC-NbNAC062纳米药物。激光共聚焦显微镜对纳米药物进行示踪;透射电镜和激光粒子分析仪对其表征进行分析。通过GFP荧光差异、qRT-PCR和蛋白免疫印迹检测病毒含量来探明纳米药物对PVY侵染的影响。结果显示,敲除组病毒GFP荧光增强,而过表达组病毒GFP荧光减弱,PVY CP含量与上述结果一致。纳米药物粒径集中分布在18~32 nm之间;Zeta电位为+41.8 mV。浸润纳米药物HACC-NbNAC062后48 h,在细胞内观察到FITC-HACC(绿色荧光)与RFP-NbNAC062(红色荧光);接种PVY-GFP后5、7、9 d,NbNAC062-HACC施药组的PVY CP mRNA水平较对照组分别下调17.41%、47.81%、13.03%;第7天施药组PVY CP蛋白水平明显低于对照组,病毒荧光强度显著暗于对照组。上述研究结果说明HACC-NbNAC062纳米药物成功递送了NbNAC062,并发挥了其对PVY初期侵染的抑制作用。

辣椒轻斑驳病毒RT-LAMP快速检测方法的建立

辣椒轻斑驳病毒(pepper mild mottle virus,PMMo V)是发生在辣椒上的一种重要病毒病。通过逆转录环介导等温扩增技术(RT-LAMP),以PMMo V外壳蛋白CP序列为靶标基因,设计F3/B3、FIP/BIP 4条引物,构建了基于RT-LAMP技术的PMMo V快速检测方法。结果表明,该方法在60 min内便可完成对PMMo V的特异性检测,灵敏度比传统RT-PCR技术高10倍,检测过程中与其他相关病毒无交叉反应。本试验建立的PMMo V RT-LAMP检测方法操作简便、特异性强、灵敏度高,可用于田间生产中对PMMo V的快速检测。

本氏烟NbNAC062的克隆及对马铃薯Y病毒侵染的抑制作用

【目的】马铃薯Y病毒(potato virus Y,PVY)是危害我国烟草生产的最重要病毒之一,NAC转录因子与植物的抗病、抗逆密切相关,本论文克隆NbNAC062进行生物信息学分析,并研究其在PVY侵染过程中的作用,为烟草抗病毒药剂的开发提供靶标。【方法】以本氏烟(Nicotiana benthamiana)为材料克隆NbNAC062,利用MEGA、UniProt、SMART、TMHMM Server 2.0、Sol Genomics Network、PlantCARE等技术进行生物信息学分析;利用激光共聚焦与实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)明确PVY侵染前后NbNAC062蛋白定位及mRNA表达量变化;基于病毒介导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)和过表达技术,构建pTRV::NbNAC062沉默载体与pEarleyGate100::RFP::NbNAC062过表达载体,采用qRT-PCR和Western blot检测NbNAC062在本氏烟中沉默与过表达后,PVY的积累量变化及未折叠蛋白应答(unfolded protein response,UPR)相关基因BiP的表达差异。【结果】NbNAC062编码646个氨基酸,N端28—179 aa为NAC结构域,129—185 aa为DNA结合区域,C末端621—643 aa为疏水跨膜结构,系统进化树与蛋白序列分析表明本氏烟NbNAC062与渐狭叶烟草NaNAC062亲缘关系最近。NbNAC062启动子中包含脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸以及逆境响应相关的多种顺式作用元件。PVY侵染激活NbNAC062从细胞膜转移至细胞核,且诱导NbNAC062上调表达。PVY侵染本氏烟5、7 d,处理组NbNAC062 mRNA水平分别为对照组的2.52、1.95倍;PVY侵染3 d,BiP mRNA表达量为对照组的2.39倍,PVY侵染7 d,BiP表达量极显著低于对照组,下调表达56.77%。本氏烟沉默NbNAC062并接种PVY,接种后3、5、7 d,与对照组相比,沉默组PVY CP mRNA上调表达,分别为对照组的2.12、2.41、1.38倍,BiP mRNA表达量则下调,分别下调28.19%、58.11%、10.77%,接种后5、7 d沉默组PVY CP蛋白含量亦显著高于对照组。过表达NbNAC062并接种PVY,接种后24、48、72 h,与对照组相比,过表达组PVY CP mRNA分别下调22.60%、34.51%、36.21%,接种48、72 h,BiP mRNA上调表达,分别为对照组的1.56、1.35倍,过表达组PVY CP蛋白含量亦低于对照组。【结论】NbNAC062属于NAC类膜结合转录因子,可被PVY侵染激活转移至细胞核,可能通过调控UPR相关基因BiP的表达,促进细胞生存,抑制PVY早期侵染。

纳米硒化荧光假单胞菌KBD-1菌株对烟草病毒病的抑制作用

为挖掘具有纳米硒化能力的生防菌株,开发烟草病毒病的绿色防治材料,从烟草病毒病重病田块健株根际土壤中筛选获得到一株荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens KBD-1,对其进行了纳米硒化,采用Real-time PCR和Western blot测定了两者对烟草常见病毒基因表达的影响,并采用接种法测定了其对烟株相应病毒病的防治作用。结果表明,纳米硒化后的KBD-1菌体外部存在高密度电子颗粒,在X射线11.22 keV处出现硒的特征吸收峰。纳米硒化后的P.fluorescens KBD-1菌液浓度在5×10^(5) cfu/mL(单质硒浓度0.25 mg/L)时,对烟草花叶病毒(TMV)、马铃薯Y病毒(PVY)、黄瓜花叶病毒(CMV)、番茄斑萎病毒(TSWV)4种病毒病的防治效果均在88.0%以上,对CMV防治效果最高达91.4%,该浓度处理对烟株促生效果显著。荧光假单胞菌KBD-1可成功将亚硒酸钠还原生成纳米硒,并能增强原始菌株的抗烟草病毒活性和促生效果。

粘质沙雷氏菌高产发酵灵菌红素的工艺优化及抗病毒活性

为提高粘质沙雷氏菌S3菌株的灵菌红素产率,本研究对粘质沙雷氏菌S3发酵过程中重要的发酵条件参数和关键组分进行逐项优化,并验证了发酵液灵菌红素提取物对本氏烟草病毒的抑制效果。结果表明,最佳培养基配方为:丙三醇0.5%,蛋白胨1.5%,氯化钠0.5%,氯化钾0.25%;最佳发酵条件为:接种量为10%,装液量为60%~70%,pH恒定为6.0,培养温度为28℃,振摇速度160 r/min,发酵周期为60 h。在该发酵条件下,既有利于粘质沙雷氏菌菌体生长,又能够使灵菌红素的产量达到最大化。按照该优化条件进行发酵后,其灵菌红素提取物溶液喷施于接种TMV、CMV和PVY的本氏烟,烟叶中TMV、CMV和PVY病毒量分别为空白对照的12.61%、29.41%和17.69%,对病毒的抑制效果优于氨基寡糖素。试验所得的发酵制备条件能够提高灵菌红素产量,提取物具备显著抗病毒特性,具有产业化开发潜力和经济应用价值。

烟草NbbZIP28突变体的创建及其对病毒侵染胁迫的响应

【目的】b ZIP类转录因子参与植物的生长发育、激素信号、抗病性及抗逆性等多种生物胁迫过程。前期研究表明黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)或烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)侵染本氏烟(Nicotiana benthamiana)上调内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERs)因子NbbZIP28;NbbZIP28沉默导致病毒积累量上升,本研究旨在验证NbbZIP28对病毒侵染胁迫的响应机制。【方法】通过CRISPR/Cas9基因编辑技术和烟草遗传转染创建NbbZIP28基因突变植株,以野生型植株为对照,分别浸润接种侵染性克隆TMV-GFP、摩擦接种TMV-GFP或CMV接种液,检测突变体植株对病毒侵染胁迫的敏感性变化,接种CMV后0—48 h,采用q RT-PCR检测内质网应激相关的未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)基因的表达。本氏烟接种TMV 24 h、接种CMV 48 h后,在接种叶上浸润融合蛋白NbbZIP28-GFP,瞬时表达48 h后,采用Western blot检测病毒诱导NbbZIP28蛋白的水解激活;采用在线搜索工具Plant CARE分析NbbZIP28启动子区域中参与防卫和应激反应的顺式作用元件。【结果】CRISPR/Cas9定点敲除NbbZIP28后,目的基因靶位点缺失了10个碱基,导致翻译错误、蛋白功能变化。在正常生长条件下,转基因阳性植株与野生型无显著的表型差异。植株接种TMV-GFP后4—8 d,突变体中的病毒浸润斑亮度或初侵染点数目均显著高于野生型,扩展至新叶的速度较快。接种CMV后12—48 h,突变体中UPR相关基因Bi P、PDI、CAM及NbbZIP28下游基因NF-YC2的表达量显著低于野生型;5—7 d突变体中的病毒外壳蛋白(coat protein,CP)基因表达量显著高于野生型,花叶及皱缩症状更显著。蛋白质序列比对分析显示NbbZIP28具有与拟南芥Atb ZIP28相同的S1P和S2P蛋白酶水解位点。Western blot检测发现,与接种清水对照相比,TMV或CMV侵染显著促进了全长的融合蛋白NbbZIP28-GFP在S1P和S2P位点发生裂解。NbbZIP28启动子序列中包含5个参与热应激反应的顺式作用元件(heat stress response element,HSE)、3个参与低温反应的顺式作用元件(low temperature response element,LTR)、1个参与防卫和应激反应的顺式作用元件(TC-rich repeats)。【结论】病毒侵染促进NbbZIP28的水解激活并上调相关的UPR基因;NbbZIP28敲除导致植株对病毒的敏感性上升,病毒诱导的UPR基因表达被抑制。NbbZIP28为病毒侵染胁迫下的UPR调控因子,在病毒侵染早期通过上调UPR信号和提高寄主基础防卫反应而延缓病毒的侵染和增殖。

内质网应激因子NAC089突变体的创建及其对病毒侵染胁迫的响应

有研究表明烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)或黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)侵染烟草能够激活转录因子Nb NAC089,从ER膜移至细胞核。为进一步阐释内质网应激因子Nb NAC089对病毒侵染胁迫的响应机制,利用CRISPR/Cas9技术构建敲除载体,经烟草遗传转染获得Nb NAC089基因突变植株。植株接种病毒后采用qRTPCR检测病毒CP基因和寄主UPR基因的表达。结果表明:CRISPR/Cas9系统定点敲除Nb NAC089基因后,目的基因靶位点序列有碱基的置换与缺失。正常生长条件下,转基因植株与野生型无差异。植株接种TMV-GFP后24~96 h,突变体中UPR基因(Bi P、b ZIP28、b ZIP60)的表达量显著高于野生型;接种TM V-GFP后2~6 d突变体中病毒的积累量和扩展速度显著高于野生型。表明Nb NAC089为UPR的抑制因子,对病毒增殖具有负调控作用。