表达PVY和PLRV双价外壳蛋白基因马铃薯的抗病性研究

表达马铃薯Y病毒(PVY)和马铃薯卷叶病毒(PLRV)双价外壳蛋白基因的马铃薯(Solanum tubero-sum L.)栽培品种“Favorita”和“虎头”,经摩擦接种PVY和用桃蚜接种PLRV后,观察症状并用ELISA测定病毒滴度。结果表明,两个品种转双价CP基因的各株系,接种病毒后表现无症状或症状轻微,其中PVY和PLRV平均滴度均较不转基因对照植株低。不同品种对PVY和PLRV的抗性比较表明,转双价CP基因的“Favorita”对PVY抗性较明显,而转双价CP基因的“虎头”则对PLRV抗性较对PVY抗性明显。不同转基因株系抗病毒水平不同。“Favorita”9个转双价CP基因株系中有6个株系PVY滴度较未转基因对照降低52.5％～90.0％,而“虎头”7个转双价CP基因株系中有4个株系PLRV含量较对照降低53.0％～98.0％。在抗性株系中还出现一些抗1种病毒或抗2种病毒的抗性较强的单株。

二价核酶基因构建及对PLRV负链靶序列的体外切割研究

根据锤头状核酶的作用模式,设计、合成并克隆了特异性切割马铃薯卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLRV)中国分离株(PLRV-Ch)复制酶基因负链RNA的二价核酶序列。将该核酶基因克隆到pGEM-4Z中,构建成体外转录载体pGEM-4ZDR;同时将包含核酶切割识别位点的PLRV-Ch复制酶基因cDNA近5'端的874 bp片段反向插入到pGEM-4Z中,构建了体外转录载体pGEM-4ZR5。以线性化的重组质粒pGEM-4ZDR和pGEM-4ZR5为模板,在T7 RNA聚合酶的作用下,分别转录获得核酶RNA和PLRV-Ch复制酶基因5'端负链RNA底物片段。将以上2种RNA转录物混合并经37℃保温后,检测结果表明,所得核酶RNA对PLRV-Ch复制酶基因负链RNA在体外具有较强的特异切割活性。

马铃薯PLRV的RT-LAMP检测方法的构建

为了建立高效、便捷且成本较低的检测方法以应用于马铃薯卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLRV)检疫防控工作,本研究构建了PLRV的逆转录环介导恒温扩增反应(Reverse transcription loop-mediated isothermal amplification,RT-LAMP)检测方法。结果表明:本研究构建的马铃薯PLRV的RT-LAMP检测方法,最低检测下限为10 copies/mL,与PVX、PVM、PVV、PVS、CMV等其他马铃薯病毒无交叉反应,具有良好的特异性,为马铃薯病毒检测技术应用奠定一定基础。

马铃薯卷叶病毒福建分离物的基因克隆与序列分析

依据马铃薯卷叶病毒外壳蛋白基因序列,设计合成了一对特异性引物,采用反转录-聚合酶链式反应扩增得到了PLRV福建分离物外壳蛋白基因,克隆并测定了其核苷酸序列,进行了同源性分析.依据PLRV外壳蛋白氨基酸序列建立了PLRV不同分离物的系统进化树.

马铃薯卷叶病毒外壳蛋白基因的合成、分子克隆和全序列分析

以分离自马铃薯主栽品种“紫花白”的马铃薯卷叶病毒(PLRV)分离物的RNA为模板,用人工合成的引物,用反转录和随后PCR扩增的方法合成了PLRV外壳蛋白(CP)基因的cDNA,并克隆于pUC19中。进一步用限制酶切和核苷酸序列分析表明,合成的cDNA由627个核苷酸组成(包括起始和终止密码),序列中有Hinc Ⅱ和BamH Ⅰ两个酶切位点,与国外报道一致。和国外的4个PLRV分离物CP基因序列对比结果,具有高度同源性,其同源率达99.0—99.7％。

陕北地区马铃薯卷叶病毒的RT-PCR检测与序列分析

以陕北8个县（区）种植2-3代疑似带毒的马铃薯叶片为材料,用Trizol法提取马铃薯叶片总RNA,以已公布的马铃薯卷叶病毒外壳蛋白（CP）基因序列设计特异引物,通过RT-PCR扩增目的DNA片段,对CP基因进行克隆和测序,采用DNAstar软件分析序列的一致性。结果表明,从陕北8个县（区）马铃薯叶片中均扩增到与预期大小一致、长度为336 bp的目的片段,说明马铃薯均感染了卷叶病毒。陕北8个县（区）马铃薯卷叶病毒CP基因之间的序列一致性达99.6%以上,与国内外其他地区10个样品CP基因的序列一致性为96.2%-99.8%,表明马铃薯卷叶病毒的CP基因序列比较保守。

30个马铃薯卷叶病毒CP基因序列分析

通过对含有PLRV的不同样品RT-PCR扩增,成功地克隆了PLRV CP基因,经比对样品的CP基因序列,核酸一致率为99.55%,仅发现了来自于广东的样品与其它样品有5个碱基的差异。试验样品与国内已报道的PLRV CP基因进行进化分析,不同地区的PLRV CP基因可分为A,B组,且有区域性特征。来自广东、云南及贵州的样品在两组中均有分布,但来自于内蒙古的样品仅聚类在A组。而中国样品与其他国家PLRV CP基因相比较,经进化树分组后,主要分为S1和S2两组,其中S1组中,包含了所有来自于我国的样品和绝大多数其它样品,且无规律可循;而S2组中的样品仅只来自于埃及和波兰。总体上,PLRV CP序列的差异仍然较小,因此,目前PLRV病毒的种群基因较稳定。

RNA干涉转基因马铃薯对卷叶病毒抗性的研究

利用大田统计方法,结合分子生物学手段和生物信息学手段对转化的23个转基因马铃薯突变株进行抗病性鉴定,分析转化群体中外源基因的插入信息,并利用双夹心抗体酶联免疫法技术研究受侵染后马铃薯卷叶病毒基因在这些转化体中的表达情况。结果表明,一些株系出现了性状突变,通过分子生物手段检测发现大部分株系都有一定的马铃薯卷叶病毒抗性,但是抗性水平差异很大。试验验证了RNA干涉技术策略的可行性。

惠州市冬种马铃薯卷叶病毒病的发生、鉴定及气象影响因子研究

以惠州冬种马铃薯为研究对象,探索不同气象条件对冬种马铃薯卷叶病毒的影响。以田间调查的形式统计了不同时期冬种马铃薯卷叶病毒的发病情况,并对马铃薯卷叶病毒进行分子鉴定,分析了惠州市冬季气温、相对湿度及降水等气象条件对冬种马铃薯卷叶病毒病的影响。结果表明：3次调查马铃薯卷叶病毒病的平均发病率依次为2.48%、12.6%、70.18%,呈上升趋势;分子鉴定结果显示确为马铃薯卷叶病毒的感染;气象条件对冬种马铃薯卷叶病毒的发生有着重要的影响,其中高温、少雨,相对湿度在70%~80%的气象条件易造成马铃薯卷叶病毒病的发生和传播。

马铃薯卷叶病毒基因组保守序列片段的RT-PCR扩增

从感染马铃薯卷叶病毒的植株中提取马铃薯卷叶病毒总RNA,针对马铃薯卷叶病毒基因组,其中的2个保守序列分别设计并合成了1对寡聚核苷酸引物,用反转录-聚合酶链式反应方法从提取的病毒RNA材料中扩增出符合设计大小的240 bp、400 bp的特异性产物,对照的健康植株中未扩增出相应产物。

不同来源种薯对惠州市冬种马铃薯卷叶病发生的影响

为了解不同来源种薯和栽培条件对马铃薯卷叶病发生的影响,调查了惠东县马铃薯卷叶病的发生情况。结果表明:无论是在自然条件或网棚种植条件下,不同品种(株系)马铃薯原种和微型薯繁育的植株卷叶病发生情况存在差异,马铃薯卷叶病在植株生长后期发生较为严重。应用ELISA实验进一步确认了马铃薯植株是否感染了卷叶病。

用生物素-亲和素-酶联免疫吸附法鉴定马铃薯卷叶病毒

将活化长臂生物素(BCNHS)标记马铃薯卷叶病毒(Potato leaf-roll virus,PLRV)抗体,和辣根过氧化物酶,碱性磷酸酯酶标记链霉亲和素用于酶联免疫吸附试验(ELISA)中,成功地鉴定了PLRV。将ABC ELISA、BA ELISA和常规直接ELISA三者做了比较。三者对提纯的PLRV最低可测出浓度分别为1.25ng/ml,2.5ng/ml和20ng/ml,可测出感病马铃薯茎叶汁液中PLRV的最高稀释度分别为1:256、1:128和1:16。BA ELISA和ABC ELISA比常规直接ELISA的灵敏度分别提高8倍和16倍,而且操作简便,节省时间。

马铃薯卷叶病毒实时荧光定量PCR检测技术研究

研究利用Primer Premier 5.0软件对GenBank数据库中已登录的马铃薯卷叶病毒全基因组序列进行比对,以管家基因Actin作为内参基因,以马铃薯卷叶病毒基因作为目的基因,设计特异性强的引物,采用相对定量法,建立马铃薯卷叶病毒的实时荧光定量检测体系,并利用建立的检测方法对不同马铃薯植株中的马铃薯卷叶病毒(PLRV)进行检测。结果表明:建立的马铃薯卷叶病毒实时荧光定量PCR检测体系获得的Real-time PCR扩增基线平整,指数扩增明显,斜率大,重复性好,变异系数小;马铃薯卷叶病毒cDNA被稀释10~4倍后依然能被检测出来,具有较好的灵敏度;此检测方法成功检测出患病植株中含有马铃薯卷叶病毒,并对其表达情况进行了相对定量。该方法具有高效、特异性强以及能够定量检测等优点,为从分子生物学水平检测马铃薯卷叶病毒提供了一种新手段。

转二价核酶基因马铃薯及抗病性研究

用克隆的特异性切割马铃薯卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLRV)复制酶基因负链RNA的二价核酶基因,构建植物表达载体pROKⅡ/DR,经土壤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导叶盘法转化马铃薯外植体,获得再生植株。PCR和Southern-blot检测,证明目的基因已成功地导入马铃薯再生植株,其转化率约为14.5%,并能够在无性繁殖后代植株中稳定存在。RT-PCR检测表明,再生马铃薯植株中的二价核酶基因可以转录表达。经病毒接种的转基因马铃薯株系L5、L7、L8和J-1的无性繁殖后代在继发感染中仍表现出较高的抗病性,为最终获得抗PLRV马铃薯新品系打下了基础。

四倍体马铃薯抗卷叶病毒的分子标记开发及性状关联分析

病毒病是马铃薯生产中的主要病害之一,侵染马铃薯的病毒中,影响较为严重和发生较为普遍是卷叶病毒(potato leaf roll virus,PLRV)引起的卷叶病。本研究通过田间性状调查得到50株马铃薯‘合作88’自交F2代抗PLRV性状分离群体,首先利用DAS-ELISA明确侵染病毒的类型,随机选取5株抗病群体和5株感病群体,通过Illumina 2X覆盖度重测序,随后以马铃薯双单倍体DM为参考基因组进行单倍体组装和注释。通过基于Perl语言下的MISA程序进行全基因组SSR挖掘和比对,共筛选出277个与抗卷叶病相关的特异性SSR标记;接下来随机选取180个SSR标记并设计引物,PCR扩增后通过LabChip GX Touch检测得到232个等位位点,其中多态性位点152个,基于Minimum-Evolution的聚类分析发现,在遗传相似性系数为0.80时,能把抗PLRV两个性状分离群体区分。利用JoinMap 4.0构建了‘合作88’抗PLRV连锁的遗传图谱;遗传图谱共包含8个连锁群,总长度为2684.3 cM,标记间平均距离11.57 cM。最后用TetraploidMap检测到5个与抗卷叶病相关的QTL,其遗传贡献率分别为4.31%、8.70%、10.89%、13.52%、7.82%。基于mapping的单倍体测序数据,5个QTL分别被定位于第Ⅹ号、Ⅲ号、Ⅰ号、Ⅷ号、Ⅸ号染色体。本研究可为高通量开发马铃薯抗卷叶病分子标记提供技术参考,也可为精细定位马铃薯优良性状相关基因提供理论依据。

应用微量玻片凝胶双扩散技术鉴定马铃薯卷叶病毒

应用常规免疫双扩散不能鉴定马铃薯植株中的卷叶病毒(PLRV)。我们用微量玻片凝胶双扩散技术对马铃薯植株汁液中的PLRV进行了鉴定。试验说明,用这种方法可测出马铃薯茎的汁液最高稀释度为1:4,微量玻片凝胶双扩散与普通免疫双扩散灵敏度的比较试验表明,两者可测出提纯PLRV的最低浓度分别为1μg/ml和6μg/ml,但后者不能测出植物汁液中的PLRV。微量玻片凝胶双扩散是目前能够用于检测感病植物汁液中PLRV的最简便易行和可靠的血清学方法。