采用多基因联合方法鉴定福建长乐和福清产区马铃薯Y病毒株系组成

【目的】马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)是马铃薯生产上危害较为严重的病毒,也是制约马铃薯可持续发展的主要病毒之一。论文旨在开发一套简便、准确、快速的PVY分子鉴定技术,并采用该技术及时查明福建省部分产区PVY病害的发生、分布及PVY株系组成。【方法】采用ELISA方法对采自福建省长乐市、福清市马铃薯种植区疑似受PVY感染的样品进行检测,并根据文献报道的PVY P1、VPg和CP基因保守区设计3对简并引物,对ELISA检测后的阳性样品进行基因扩增、克隆,并将获得的序列进行核苷酸序列一致性、重组位点、基因型分布和系统发育分析。【结果】ELISA检测结果表明,17份样品中有13个样品与PVY抗体呈阳性反应,其他呈阴性反应。13个阳性样品均能成功扩增出3个与P1、VPg和CP基因预期大小一致的特异片段。BLAST比对分析显示P1、VPg和CP基因与文献报道的已知PVY分离物的核苷酸序列一致性分别为72%—99%、85%—99%和88%—99%。P1、VPg和CP 3个基因联合序列分析显示,FQ01分离物与PVY^(N-Wi)株系的核苷酸序列一致性最高,FQ08分离物与PVYE株系的核苷酸序列一致性最高,CL01、CL02、CL05和CL13 4个分离物与PVY^(NTN-NW)株系SYR-I型的核苷酸序列一致性最高,CL03、CL04、FQ02、FQ06、FQ09、FQ11和CL12 7个分离物与PVY^(NTN-NW)株系SYR-II型的核苷酸序列一致性最高。重组分析显示,除CP基因外,长乐市和福清市两个产区的PVY分离物的P1和VPg基因中均检测到显著的重组信号。基因型统计分析结果显示,长乐产区的P1基因为N型(60%)和N×O重组型(40%),VPg基因均为N×O重组型,而CP基因均为O型,而福清产区的P1基因为N型(25%)和N×O重组型(75%),VPg基因为N×O重组型(87.5%)和O型(12.5%),而CP基因除了一个分离物为N型外,其他均为O型。系统发育分析显示分离物FQ01与PVYN-Wi株系聚为一簇,FQ08与PVYE株系聚为一簇,CL01、CL02、CL05和CL13与PVY^(NTN-NW)株系SYR-I型聚为一簇,CL03、CL04、FQ02、FQ06、FQ09、FQ11和CL12与PVY^(NTN-NW)株系SYR-II型聚为一簇,表明在系统发育关系上,分离物FQ01与PVYN-Wi株系最近,FQ08与PVYE株系最近,CL01、CL02、CL05和CL13与PVY^(NTN-NW)株系SYR-I型最近,CL03、CL04、FQ02、FQ06、FQ09、FQ11和CL12与PVY^(NTN-NW)株系SYR-II型最近。【结论】PVY在福建省长乐市、福清市马铃薯种植区普遍存在,重组株系已成为田间的主流株系,且PVY^(NTN-NW)已成为优势重组株系。

马铃薯Y病毒福建分离物P1基因的分子变异和结构特征

为揭示马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)P1基因的分子变异及结构特征,并查明福建分离物P1基因的变异来源。文章设计一对简并引物从感染PVY的马铃薯病叶扩增、克隆获得福建分离物P1基因的cDNA全长序列,分析其核苷酸序列和氨基酸序列的特征,并采用贝叶斯法重建P1基因的系统发育树。结果显示,12个福建分离物均成功扩增出预期大小(约915 bp)的特异性片段,P1基因的核苷酸序列与已报道的PVY不同株系的核苷酸序列一致性为73%～99%;QK44、XT02、XT08、LH05分离物的309 nt位置均检测到一个强烈的重组信号。12个PVY分离物中,P1蛋白有85个变异的氨基酸位点,表明其高度变异;P1蛋白的第41～275位是一个高度保守的结构功能域,含有3个保守的活性位点(H192、D201、V235);系统发育分析显示,福建分离物形聚为3种不同的簇,其对应的卷曲结构(Coiled-coil domain)和空间结构也不相同,表明不同株系型的P1基因在系统发育关系上分化较大。该研究结果表明PVY P1基因在核苷酸序列、氨基酸序列以及空间结构具有高度变异性,但行使P1蛋白功能的活性位点所在的氨基酸(H192、D201和V235)均高度保守;福建分离物P1基因的变异源主要来自碱基突变和基因重组。

植物病毒卫星核酸的研究进展

植物病毒卫星核酸是已知的最小的侵染因子之一,其起源、致病性以及复制机制一直都是研究的热点。目前研究认为,植物病毒卫星核酸最有可能来源于寄主植物基因组或辅助病毒基因组,植物病毒卫星核酸、辅助病毒及寄主三者相互作用对辅助病毒的积累量及寄主病症的发展有调节作用。植物病毒卫星核酸不能自我复制,它们依赖于辅助病毒进行复制,然而,由于结构不同它们的复制方式也不完全相同。自发现以来,这类小的亚病毒分子已成为研究植物细胞中大分子间的互作及其辅助病毒复制机制的简单模型。本文主要总结了植物病毒卫星核酸在复制机制、起源、致病性及应用方面取得的研究进展。

中国马铃薯Y病毒的检测鉴定及CP基因的分子变异

【目的】查明马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)病在中国的发生情况,及时、准确地鉴定出PVY并对其分子变异进行分析。【方法】采用ELISA方法对采自中国14个省(直辖市)马铃薯种植区疑似受PVY感染的样品进行了检测,并对其中的部分材料镜检验证,然后根据CP基因序列设计1对简并引物针对随机选择感染PVY的14个省(直辖市)代表样品进行CP基因扩增克隆,将测序得到的序列进行分子变异分析,并使用贝叶斯法(Bayesian inference,BI)重建系统发育关系。【结果】ELISA检测结果表明,691份样品中220个样品与PVY抗体呈阳性反应,其余呈阴性反应;ELISA检测的阳性材料在透射电镜下均可观察到明显的风轮状内含体,14个PVY分离物均成功扩增出预期大小(约800 bp)的特异性片段,CP基因的核苷酸序列与已报道PVY不同株系的核苷酸序列一致性均在88%以上;在14个PVY分离物CP基因中共发现有29个多态性位点,其中6个简约信息位点,23个单一变异位点。系统发育分析结果显示,14个PVY分离物与PVYN:O株系相聚成簇,表明其在系统发育关系上,与PVYN:O株系的亲缘关系最近。【结论】PVY CP基因高度保守,但不同地区分离物也存在一定的分子变异,本研究可为今后了解PVY病毒病流行、变异趋势及其防治提供依据。

黄瓜花叶病毒三个毒株对烟草细胞内防御酶系统及细胞膜通透性的影响

用黄瓜花叶病毒 (CMV) PE、M和 Xb3个毒株接种烟草 (品种 K3 2 6)后 ,按时间顺序测定与细胞防御系统有关的酶活性和受侵细胞膜通透性变化 :1)苯丙氨酸解氨酶 (PAL) :Xb毒株侵染初期导致酶活性明显升高、后期下降 ,M毒株导致酶活性一直保持在较高水平 ,而 PE毒株则导致酶活性下降。 2 )过氧化物酶 (POD) :PE和 M毒株均导致酶活性升高 ,Xb毒株影响不大。 3)超氧化物歧化酶(SOD) :Xb和 M毒株导致酶活性前期升高、后期活性下降 ,PE毒株引起酶活性前期略微升高、后期下降。 4 )多酚氧化酶 (PPO) :Xb毒株导致发病前期酶活性急剧升高、后期降低 ,M毒株导致酶活性初期降低、后期回升 ,PE毒株导致酶活性升高。 5)受侵细胞在发病初期的膜通透性均低于正常水平 ,不同毒株引起的膜透性变化与症状的严重度均有独特的规律。 3个毒株的侵染均可引起细胞内可溶蛋白浓度的改变。

植物病原真菌对几类重要单位点杀菌剂的抗药性分子机制

单位点杀菌剂是植物病害管理的重要组成部分,随着单位点杀菌剂的大量、广泛使用,抗性问题也随之产生。目前为止,有植物病原菌对各大类单位点杀菌剂均具抗性的报道。本文作者主要阐述了生产中常用的5类单位点杀菌剂,包括苯并咪唑类杀菌剂(MBCs)、二甲酰亚胺类杀菌剂(DCFs)、14α-脱甲基酶抑制剂(DMIs)、QoIs和琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHIs)的作用机理及抗性分子机制的研究进展,并进一步论述了抗药性产生的机理及抗性治理原则。MBCs作用于β-微管蛋白,抗性主要与靶标蛋白基因的点突变有关,突变造成的氨基酸变化多集中于第50、167、198、200和240等5个位置,主要突变位点为第198位,同一菌株通常只发生一个氨基酸变异,不同位点的点突变甚至同一位点的不同氨基酸替代均会引起抗性水平的差异;DCFs的作用靶标尚不清楚,病原真菌对其抗性可能与双元组氨酸激酶OS基因的点突变有关;DMIs通过抑制14α-脱甲基酶最终影响麦角甾醇的合成,抗性主要与Cyp51的点突变或过量表达或运输体的过量表达相关,Cyp51点突变是抗DMI的主要机制,同一突变对不同的三唑类杀菌剂敏感性表现不尽相同,不同位置的点突变在同一病原菌中对不同三唑类杀菌剂的敏感性影响也不同。点突变数量在不同的真菌中表现不同,有单个发生,也有多个同时发生,且对抗药性具有积累效应;QoIs作用于电子传递链的复合物III,抗性主要与Cytb的点突变有关,与抗性相关的点突变主要发生在Cytb的120—155和255—280两个编码区,其中G143A和F129L为最主要的点突变;SDHIs作用于电子传递链的复合物II,抗性主要与SdhB、SdhC或SdhD的点突变有关,大部分病原真菌对SDHIs的抗性与SdhB点突变有关,SdhB点突变发生位置比较单一,在多种病原菌中突变均发生在相同的组氨酸上即H272,而SdhC和SdhD突变位点比较多。

马铃薯Y病毒pipo基因的分子变异及结构特征分析

为揭示马铃薯Y病毒（Potato virus Y,PVY）pipo基因的分子变异和结构特征,文章根据文献报道的马铃薯Y病毒属（Potyvirus）pipo基因保守区序列设计一对简并引物,从感染PVY的马铃薯病叶中克隆获得pipo基因的cDNA全长序列,分析其核苷酸序列和氨基酸序列的特征,并基于氨基酸序列使用贝叶斯法重建了Potyvirus的系统发育树。结果显示：20个PVY分离物成功扩增出预期大小（约235bp）的特异性片段,其核苷酸序列与已报道的其它PVY株系的pipo基因核苷酸序列一致性均在92%以上;5′端均含有典型的G1-2A6-7基序（motif）,无碱基插入/缺失,所有的核苷酸变异都是碱基置换,共发现13个多态性位点,其中4个简约信息位点,9个单一变异位点,表明该基因高度保守,但不同分离物也存在一定的分子变异;PIPO蛋白理论等电点11.26~11.62,无信号肽和跨膜区,是可溶的亲水性蛋白;整个蛋白含有3个保守区,其中位于10~59aa的基序最为保守。该蛋白主要定位于线粒体中,可能是线粒体导肽。系统发育分析结果显示,源于PVY不同株系优先相聚成簇,而向日葵褪绿斑驳病毒（Sunflower chlorotic mottle virus,SuCMoV）与辣椒重花叶病毒（Pepper severe mosaic virus,PepSMV）的亲缘关系较PVY相比更近,与前人的结果相一致,表明PIPO蛋白可以作为研究Potyvirus系统发育关系的新的分子标记。

水稻齿叶矮缩病毒的研究进展

水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged stunt virus,RRSV)属呼肠孤病毒科水稻病毒属,其所致的水稻齿叶矮缩病是东南亚、东亚和南亚一些国家的重要病害,病害的发生对当地的水稻生产造成严重影响。综述了国内外有关RRSV的生物学、分子生物学方面的研究进展及其所致病害的控制策略。

植物抗病基因的研究进展

近年来，已有１０多个植物抗病基因被克隆并定序。植物抗病基因编码的蛋白，大多含有富氨酸重复单位（ＬＲＲ）和核苷酸结合位点（ＮＢＳ）等结构。在植物与病原物的互作中，这些蛋白可作为受体识别由病原物无毒基因编码的激发子，从而激发一系列防卫反应，使植物表现出抗病性。克隆的植物抗病基因可用于培育基因工程植株而大大加快育种速度。本文对目前植物抗病基因研究中存在的问题及发展前景也进行了探讨。

16个水稻品种对水稻矮缩病毒抗性的鉴定

16个水稻品种对水稻矮缩病毒(Rice dwarfvirus,RDV)的抗性鉴定结果表明:不同水稻品种对RDV的抗性存在明显差异.根据各品种的发病率划分其抗性等级.免疫品种1个,占供试品种的6.25%;中抗品种6个,占37.50%;中感品种3个,占18.75%;高感品种6个,占37.50%.感病品种潜育期较短,为11-15 d左右;抗病品种潜育期较长,为15-20 d左右.水稻品种的发病率与叶蝉带毒率密切相关,相关系数为99.99%.协优46兼具抗虫性和抗病性;宜香2292仅具抗病性;冈优734为免疫品种,是水稻矮缩病抗性育种的良好材料.

不同寄主来源的马铃薯Y病毒群体遗传结构的比较分析

文章以马铃薯Y病毒（Potato virus Y,PVY）P3和pipo基因为分子标记,比较分析烟草和马铃薯两个寄主的PVY遗传多样性和群体分化,并评估突变、选择、基因流等遗传力所起的作用。通过P3和pipo基因计算获得的烟草和马铃薯群体分化指数FST分别为0.116和0.120,且统计检验差异显著,表明烟草和马铃薯寄主的PVY之间中度分化。变异分析结果显示,烟草分离物P3和pipo基因的核苷酸序列一致性分别为85.2%~100%和76.5%~100%,而马铃薯分离物的P3和pipo基因的核苷酸序列一致性分别为95.7%~100%和93.0%~100%,表明烟草PVY变异程度高于马铃薯。同时,P3基因内检测到大量的净化选择位点,表明该基因大部分位点的变异为有害突变,在进化过程中被剔除。此外,P3基因内还检测到两个显著正向选择位点,表明这两个位点的变异为有益突变,有利于病毒的生存竞争。在pipo基因中未检测到显著的选择位点,表明该基因上的变异基本不受自然选择影响。通过P3和pipo基因计算烟草和马铃薯群体间的基因流Nm值分别为1.91和1.83,表明这两个群体间存在较强的基因交流。以上结果表明,来源于烟草和马铃薯寄主的PVY遗传差异显著,突变、自然选择以及基因流都影响两者的遗传多样性及遗传分化程度。

水稻条纹病毒NS3蛋白与水稻3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)间的互作

水稻条纹病毒(rice stripe virus,RSV)NS3蛋白为病毒的沉默抑制子。利用酵母双杂交技术,从水稻cDNA文库中筛选出一个与RSV NS3蛋白互作的基因片段。推测该基因的功能是编码水稻3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)。双分子荧光互补实验进一步验证了NS3与GAPDH存在互作。瞬时表达实验表明,GAPDH与GFP基因融合蛋白在本氏烟表皮细胞细胞质中大量积累。此外,讨论了GAPDH蛋白在RSV侵染水稻过程中可能的功能。

马铃薯Y病毒多基因系统发育分析及其在株系鉴定中的应用

为实现马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)常见株系的快速鉴定,本文以PVY的P1、HC-pro、VPg和CP 4个基因为研究对象建立了快速准确的多基因联合体系。根据基因的不同组合建立5个不同数据集,分别进行系统发育分析,并通过贝叶斯标签关联显著性(Bayesian tip-association significance,Ba TS)分析各数据集中代表分离物与株系的关联性,以确定实现PVY快速鉴定的最佳组合。不同数据集的系统发育及Ba TS分析结果显示,除了联合P1、VPg和CP 3个基因数据集外,其他4个数据集均无法实现PVY常见株系的准确鉴定。采用不同建树方法对联合P1、VPg和CP 3个基因数据集比较分析显示,基于ML法和NJ法的系统发育树在拓扑结构上基本一致,均优于基于贝叶斯算法的最大分支置信(maximum clade credibility,MCC)树。同时,以HLJ26分离物为研究对象,对建立的多基因联合体系进行实际应用,结果显示该分离物与PVY^(NTN-NW)株系的3个分离物SYR-Ⅱ-2-8、SYR-Ⅱ-Be1和SYR-Ⅱ-Dr H以高置信值聚为一亚簇,表明该分离物可能属于PVY^(NTN-NW)株系(SYR-Ⅱ型)。重组分析显示,HLJ26基因组存在4个潜在的重组信号,分别位于P1、HC-pro/P3、VPg和CP的5￠-末端,与PVY^(NTN-NW)株系(SYR-Ⅱ型)的重组位点相一致,表明其属于PVYNTN-NW株系(SYR-Ⅱ型)。同时,应用多重RT-PCR成功扩增出约为1000 bp和400 bp的2个特异性片段,与PVY^(NTN-NW)株系(SYR-Ⅱ型)的特异条带大小相一致。这些结果进一步支持了多基因联合体系的鉴定结果。联合P1、VPg和CP 3个基因数据集系统发育分析,可以实现PVY常见株系的准确鉴定。

植物病原物的群体遗传学

品种单一化、生产密集型和一年多茬的现代农业特点导致病原物呈现出进化速度加快、致病力增强及流行风险增大趋势。深入研究病原物群体遗传学对认识病害的流行、有效选育和使用抗性品种乃至控制病害具有重要意义。文章阐述了植物病原物群体遗传学的研究目标和内容、突变、基因迁移、基因重组、随机遗传漂变和自然选择5大遗传机制在植物病原物进化过程中的作用,以及目前植物病原物群体遗传学研究的现状。

酵母双杂交系统筛选与水稻黑条矮缩病毒P6互作的水稻蛋白

RBSDV编码的非结构蛋白P6为该病毒的沉默抑制子。为了研究P6与寄主水稻间的互作关系,首先利用RT-PCR扩增,获得水稻黑条矮缩病毒P6基因,并将其构建到酵母表达载体pGBKT7上,自激活验证表明,P6蛋白无自激活活性。利用酵母双杂交系统顺序转化法从水稻cDNA文库中筛选,获得4个与RBSDVP6互作的寄主因子,分别为水稻内囊体抗坏血酸过氧化物酶、醛糖1差向异构酶、immutans蛋白基因同源蛋白和一个功能未知蛋白。分析了3个已知功能的寄主因子在病毒侵染过程中的可能功能。

水稻草状矮缩病毒P2基因多克隆抗体的制备及应用

为了进行水稻草状矮缩病毒(Rice grassy stunt virus,RGSV)诊断方法和蛋白功能研究。通过RT-PCR方法从感染RGSV的水稻中克隆该病毒的P2基因,并将此基因片段重组到原核表达载体pDEST17上。将重组载体转化E.coli Rosetta,经IPTG诱导后获得分子量约为29kDa含HIS标签的融合蛋白。以诱导的融合蛋白为抗原,免疫新西兰大耳白兔获得多克隆抗体,经酶联免疫检测发现其效价达到l:8192。并用制备的抗体建立了特异、灵敏的检测RGSV的IC-RT-PCR和Dot-blot ELISA方法,为该病毒的检测、诊断提供了保障,同时也为P2蛋白的结构和功能研究奠定了基础。

福州番茄黄化曲叶病毒的全基因组结构特征

为明确引起福建省福州市长乐地区番茄上曲叶症状的病原,提取样品总DNA,利用简并引物PA/PB进行PCR扩增,从10个样品中均可扩增到500 bp左右的特异条带.NCBI BLAST序列比对表明,该序列与番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)核苷酸序列相似性最高,达99.0%.再根据已知500 bp序列设计1对反向引物,扩增TYLCV分离物Fz01全基因组近全长,克隆并测序.经序列拼接发现,TYLCV分离物Fz01基因组全长2781 nts(KP685598),与已报道的TYLCV其他各分离物相似性均在89.3%以上,而与来自中国不同地区的TYLCV分离物的相似性均在98.7%以上.因此,Fz01属于TYLCV的一个分离物.

烟草花叶病毒及其弱毒株基因组的cDNA克隆和序列分析

利用RT PCR技术获得了覆盖整个烟草花叶病毒 (Tobaccomosaicvirus,TMV)强毒株TMV W、2个弱毒株TMV 0 17和TMV 15 2基因组 (RNA)的cDNA克隆。序列测定结果表明 ,强、弱毒株全长均为 6 395个核苷酸 ,具有 4个开放阅读框 (openreadingframe,ORF) ,分别编码 12 6、183、30、17.6kDa蛋白。TMV W和普通株系TMV U1的基因组同源率达到 98% ,TMV W为普通株系。TMV 0 17、TMV 15 2基因组发生变异的部位主要在 12 6 /183kDaORF中。和TMV W相比 ,TMV 0 17仅在 12 6kDa蛋白ORF中有 18个碱基发生变异 ,其中 10个碱基引起氨基酸的改变 ;而TMV 15 2在 183kDaORF中有 16个碱基发生变异 ,其中有 11个引起氨基酸的改变。TMV 0 17和TMV 15 2有 11个共同变异的碱基 ,其中有 8个引起氨基酸的变异。TMV 15 2在 30kDaORF中有 1个碱基发生变异而引起氨基酸的改变。其它区域 ,三者完全相同。

南方水稻黑条矮缩病毒非结构蛋白的亚细胞定位研究

病毒蛋白的亚细胞定位可以反映病毒的某种功能,是研究病毒功能的重要依据。借助农杆菌的介导,将南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)可能编码的6种非结构蛋白分别在本氏烟细胞中表达,通过荧光共聚焦显微镜观察所表达的蛋白亚细胞定位情况。结果表明:Pns52、Pns91定位相似,主要定位于细胞质,在细胞质中形成较大的颗粒状聚集体;Pns6、Pns71、Pns72和Pns92定位相似,分散于整个细胞,主要定位于细胞质中或膜上,均形成丝网状结构;WoLF PSORT对比分析显示它们可能都是膜内在蛋白(Integral membrane protein),此外,Pns6在细胞质中还可以形成颗粒状的聚集体。

水稻齿叶矮缩病毒P8蛋白的抗体制备及其在水稻原生质体内的表达动态

水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged stunt virus,RRSV)属于呼肠孤病毒科(Reoviridae)水稻病毒属(Oryzavirus)成员。该病毒引起的水稻齿叶矮缩病在我国南方发病严重,成为我国水稻生产上的重要病害。通过建立水稻原生质体培养体系,对RRSV主要外壳蛋白P8在水稻原生质体内的复制与表达情况进行研究。通过原核表达对P8蛋白进行抗体制备,抗血清经Western印迹检测具有特异性,间接ELISA测得其效价为2 500倍左右。以制备的抗血清为探针,通过Western印迹检测到P8蛋白在病毒侵染原生质体后24h开始表达,48h左右达到最大值,60h后开始下降,但仍保持在较高水平;同时,利用荧光定量PCR技术,对病毒侵染水稻原生质体后的P8RNA含量进行检测,结果表明,P8RNA在8h时开始积累,32h左右达到最大值,48h后表达量开始下降到一个平台期。