利用RNA干扰介导抗病性获得兼抗四种病毒的转基因马铃薯

为获得兼抗马铃薯X病毒(Potato virus X,PVX)、马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)、马铃薯卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLRV)和马铃薯潜隐花叶病毒(Potato virus S,PVS)4种病毒的转基因马铃薯新材料,分别以这4种病毒全长CP基因为模板,通过设计PCR引物和亚克隆获得4种病毒CP基因相对保守区段的基因片段,并将其拼接成融合基因,以载体pHANNIBAL和pBI121为基础,构建RNA干扰(RNA interference,RNAi)载体,利用农杆菌介导的转基因体系进行马铃薯遗传转化,并对获得的转基因马铃薯进行病毒抗性检测。结果表明,所获得的融合基因片段RH1和RH2,酶切鉴定分别得到长度为1 200 bp的条带,与预期片段相符;构建了含pdk内含子和RH1、RH2融合基因的RNAi植物表达载体,经Bam H I/Sac I双酶切,获得长度约3 200 bp的片段,表明RNAi植物表达载体pBI121-pRH构建成功;转化易感病毒马铃薯品种陇薯11号,PCR检测和PCRSouthern杂交分析表明融合基因已整合到陇薯11号马铃薯基因组中;抗病性检测显示4株转基因马铃薯植株对4种病毒均免疫。表明利用RNAi可筛选出抗多种病毒的转基因马铃薯新种质。     

应用Dot-ELISA检测马铃薯卷叶病毒

 以硝酸纤维素膜(NCM)为固相载体,应用间接ELISA法对纯化的马铃薯卷叶病毒(PLRV)、感染PLRV的马铃薯植株的茎、叶、休眠块茎顶端、脐部、块茎打破休眠后萌发的芽,以及饲毒后的桃蚜体内的PLRV分别进行了测定。结果表明检测纯病毒的灵敏度为45.83pg~4.583pg,测定茎、叶、休眠块茎顶端、脐部、芽的稀释度分别可达到1/2048、1/512、1/2048~1/8192、1/512~1/2048和1/2048~1/8192,和常规DAS-ELISA相比,检测的灵敏度提高至少8倍。应用Dot-ELISA至少可检测1/2头带毒蚜虫体内的PLRV。     

马铃薯4种病毒多重PCR检测体系的建立

我国马铃薯病毒主要有马铃薯Y病毒(PVY)、马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯S病毒(PVS)、马铃薯卷叶病毒(PLRV),常发生复合侵染。根据GenBank中4种马铃薯病毒的外壳蛋白(coat protein,CP)基因全长设计引物,通过RT-PCR扩增得到4种病毒CP基因全长片段,测序结果显示序列同源性96%以上;针对4种病毒CP基因的保守序列分别设计引物,在一个PCR体系中同步对4种病毒进行扩增,得到421、202、516、330bp的特异性条带,优化建立了能同步检测PVY、PVX、PVS和PLRV的多重RT-PCR检测体系。检测结果证明优化后的多重RT-PCR体系能在田间样品中快速、高效地检测出4种病毒。     

一种快速简便检测马铃薯病毒的方法——病毒细菌协同凝集法(VBA)的研究

 在国内、外首次选用金黄色葡萄球菌(Staphylococc aureus)的No.180菌株用于病毒细菌协同凝集试验(Virobacterial agglutination test简称VBA)检测了来自马铃薯的4种不同形态粒子的病毒:马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯丫病毒(PVY)、烟草花叶病毒(TMV)和马铃薯卷叶病毒(PLRV),其灵敏度达2.7~6.1ng/ml,检出病汁液的最大稀释度达10⁴~10⁵(PLRV1:500),较国内、外采用的Cown I菌株的灵敏度提高5~10倍。与血清学方法相比,VBA在2~3分种内就可获得结果,无假阳性反应,其灵敏度显著高于间接酶联法和免疫电镜,而接近于A蛋白酶联法。经抗血清致敏的菌体在4℃下保存4个月,对VBA检测的灵敏度没有影响。用VBA对采自田间的93个马铃薯病样进行检测,它们大多受2~3种病毒(PVX、PVY及PLRV)的复合侵染;和用间接酶联法及鉴别寄主检测的结果趋向一致。室内和田间试验均表明VBA灵敏度高、特异性强、快速简便和经济,尤其适合在基层单位中推广应用。     

湖南省马铃薯病毒病发生情况调查

为了解湖南省马铃薯种薯质量和主要病毒病发生情况,2019年-2020年马铃薯秋作和冬作期间,对长沙、益阳、湘潭、澧临等马铃薯生产区的155个马铃薯样品,运用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)和双抗体夹心酶联免疫吸附检测(DAS-ELISA)技术,筛查6种主要马铃薯病毒,包括马铃薯X病毒Potato virus X(PVX)、马铃薯Y病毒Potato virus Y(PVY)、马铃薯M病毒Potato virus M(PVM)、马铃薯S病毒Potato virus S(PVS)、马铃薯A病毒Potato virus A(PVA)、马铃薯卷叶病毒Potato leaf roll virus(PLRV)。检测结果表明:6种马铃薯病毒病在湖南均有不同程度的发生,单一和两种病毒复合感染植株占比最高,其次是3种病毒复合感染,存在极少数植株复合感染4～5种病毒病情况。在秋作马铃薯中,PVY检出率达到29.41%;PVS和PVA检出率均为27.94%;PVM、PVX、PLRV的检出率分别为20.59%、19.12%、17.65%。在冬作马铃薯中,PVX检出率最高,达到31.03%;其次是PLRV,...     

马铃薯卷叶病毒分子鉴定及一步RT-PCR检测

病毒病的危害对马铃薯产量和品质构成较严重的影响.2003年初广东省阳东县田间约70%的植株呈现典型的马铃薯卷叶病毒(potato leafroll virus,PLRV)病症状.为此,笔者对其病原进行了分子鉴定,并建立了一步RT-PCR检测技术.     

基于小RNA深度测序和RT-PCR检测侵染广东省冬种马铃薯的病毒

为明确侵染广东省冬种马铃薯的病毒种类及优势病毒,结合小RNA深度测序技术及RTPCR检测方法,对采集于广东省冬种马铃薯7个主产区的189份疑似病样进行检测分析。结果表明,经小RNA深度测序技术检测马铃薯病毒病混合样,发现存在马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)、马铃薯S病毒(Potato virus S,PVS)和马铃薯卷叶病毒(Potato leaf-roll virus,PLRV)3种病毒。进一步设计3种病毒的特异性引物并利用国内已报道的其它5种马铃薯病毒的特异性引物进行RT-PCR检测,发现189份马铃薯病毒病疑似病样中仅检测到PVY、PVS和PLRV这3种病毒,检出率依次为75.13%、10.05%和4.76%,且3种病毒在马铃薯上还存在复合侵染,复合侵染率为14.19%,其中PVY在各马铃薯产区均可检测到。表明侵染广东省冬种马铃薯的病毒为PVY、PVS和PLRV,其中PVY是优势病毒。     

dsRNA分解酶PAC 1对4种植物病毒、3种类病毒dsRNA的降解活性检测及转pac 1基因烟草的获得

 将来自粟酒裂殖酵母的pac 1基因,导入原核表达载体pET-5a中,并转入大肠杆菌BL21(DE3)pLysS,经IPTG诱导,其表达产物能够降解4种植物病毒Cucumber mosaic virus(CMV)、Tobacco mosaic virus(TMV)、Rice black-streaked dwarf(RBSDV)和Rice dwarf virus(RDV)和3种类病毒Apple scar skin viroid(ASSVd)、Coleus blumei viroid(CBVd)和Hopstunt viroid(HSVd)的dsRNA。将pac 1导入双元载体pBI121,并转入根癌农杆菌LBA4404,以烟草(品种NC89)组培苗的叶片为受体材料进行转化,经过诱导愈伤、分化、再生和筛选培养,获得了50株Kan抗性植株,收获T₁种子分别播种,对这些转基因植株进行分子生物学检测。PCR、PCR-Southern和RT-PCR检测结果表明,pac 1基因已整合到受体基因组中。     

一种快速简便检测马铃薯病毒的方法——病毒细菌协同凝集法(VBA)的研究

在国内、外首次选用金黄色葡萄球菌(Staphylococc aureus)的No.180菌株用于病毒细菌协同凝集试验(Virobacterial agglutination test简称VBA)检测了来自马铃薯的4种不同形态粒子的病毒:马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯丫病毒(PVY)、烟草花叶病毒(TMV)和马铃薯卷叶病毒(PLRV),其灵敏度达2.7～6.1ng/ml,检出病汁液的最大稀释度达10~4～10~5(PLRV1:500),较国内、外采用的Cown I菌株的灵敏度提高5～10倍。与血清学方法相比,VBA在2～3分种内就可获得结果,无假阳性反应,其灵敏度显著高于间接酶联法和免疫电镜,而接近于A蛋白酶联法。经抗血清致敏的菌体在4℃下保存4个月,对VBA检测的灵敏度没有影响。用VBA对采自田间的93个马铃薯病样进行检测,它们大多受2～3种病毒(PVX、PVY及PLRV)的复合侵染;和用间接酶联法及鉴别寄主检测的结果趋向一致。室内和田间试验均表明VBA灵敏度高、特异性强、快速简便和经济,尤其适合在基层单位中推广应用。     

多重RT-PCR同时检测6种马铃薯病毒及1种类病毒

病毒病是限制我国马铃薯生产的重要因子之一。本研究通过引物设计和体系优化建立了一套多重RT-PCR检测方法，可以在一个反应体系中同时检测6种马铃薯病毒和1种马铃薯类病毒以及1个马铃薯内参基因，包括马铃薯Y病毒(potato virus Y, PVY)、马铃薯M病毒(potato virus M, PVM)、马铃薯S病毒(potato virus S, PVS)、马铃薯X病毒(potato virus X, PVX)、马铃薯A病毒(potato virus A, PVA)、马铃薯卷叶病毒(potato leaf curl virus, PLRV)、马铃薯纺锤块茎类病毒(potato spindle tuber viroid, PSTVd)和细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ(cytochrome c oxidase subunitⅠ,CoxⅠ)基因的特异片段，产物大小依次为181、226、275、565、630、681、359、500 bp,符合理论预期。采用建立的方法以相应病毒和类病毒的质粒作模板进行检测，其检测灵敏度在1.6×10^-3～1.8×10^-1 ...     

水稻抗病基因Xa21转入3个粳稻品种的抗性初步分析

 通过农杆菌介导转化,将已克隆的水稻白叶枯病抗性基因Xa21转入我国辽宁省3个粳稻品种:沈农606、辽粳454、辽粳294,共获得独立转基因系205个。通过PCR、GUS染色和Southern blot分析,证明Xa21基因已经整合到3个粳稻栽培品种的基因组中。通过温室接种菲律宾白叶枯病小种6的代表菌系PXO99,T₀代转基因水稻除了3-34表现部分抗性外,其它的转基因材料均表现高度抗病,表明Xa21转基因水稻已经获得抗性;温室接种T₁和T₂代试验表明,单拷贝整合的转化体呈现3:1分离,同时单拷贝3-34材料也表现部分抗性和感病3:1分离,证明已整合的Xa21基因能稳定遗传;同时对3-34部分抗性机制进行了分子生物学检测,证明GUS基因全部丢失、Xa21基因部分丢失并导致部分抗性。获得部分抗性材料,对于深入研究Xa21基因的功能区和研究抗病分子机制具有重要的意义。     

Potato leafroll virus (PLRV): its transmission and control

This review provides a wide assessment of the present state of knowledge about the potato leafroll luteovirus (PLRV), a pathogen which is seriously devastating potato crops in many parts of the world. The main biological, physical and chemical properties of this virus are described. The transmission of PLRV by aphids, which are the only transmitters of this virus under natural conditions, is characterized. Special attention is given to the control of PLRV through the use of resistant potato cultivars. Recent advances in obtaining resistant transgenic plants are outlined.     

Molecular breeding for virus resistant potato plants

To engineer resistance against potato virus X (PVX), the viral coat protein (CP) gene has been introduced into two potato cultivars. Stable expression of the gene in transgenic clones throughout the growing season has been obtained and resulted in considerably increased virus resistance. With varying frequencies depending on the original cultivar used, true-to-type PVX resistant transgenic clones have been obtained. Since deviant light sprout characteristics were invariably associated with aberrations in plant phenotype, they can be used in procedures to early screen for deviations. Furthermore, it has been possible to unequivocally discriminate between the original untransformed and independent transgenic cultivars. Although no relation has been found between the presence, if any, of the CP of potato virus Y (PVY) or potato leafroll virus (PLRV) in CP gene transgenic potato, appreciable levels of resistance to these viruses has been obtained. This suggests that the mechanism by which a viral CP gene in the potato genome evokes resistance, differs amongst various viruses.     

Molecular breeding for virus resistant potato plants

To engineer resistance against potato virus X (PVX), the viral coat protein (CP) gene has been introduced into two potato cultivars. Stable expression of the gene in transgenic clones throughout the growing season has been obtained and resulted in considerably increased virus resistance. With varying frequencies depending on the original cultivar used, true-to-type PVX resistant transgenic clones have been obtained. Since deviant light sprout characteristics were invariably associated with aberrations in plant phenotype, they can be used in procedures to early screen for deviations. Furthermore, it has been possible to unequivocally discriminate between the original untransformed and independent transgenic cultivars. Although no relation has been found between the presence, if any, of the CP of potato virus Y (PVY) or potato leafroll virus (PLRV) in CP gene transgenic potato, appreciable levels of resistance to these viruses has been obtained. This suggests that the mechanism by which a viral CP gene in the potato genome evokes resistance, differs amongst various viruses.     

Production of anti-virus,viroid plants by genetic manipulations

Many pathogenic plant viruses are RNA viruses, which initiate production of double-stranded RNA intermediates when they replicate in host plant cells. Introduction of double-stranded RNA-specific ribonucleases such as the Schizosaccharomyces pombe derived pac I protein and animal cell derived interferon-induced 2',5'-oligoadenylate synthetase (2-5 Aase)/ribonuclease L (RNase L) system into various plants may make plants resistant to various pathogenic viruses and viroids. We have demonstrated that pac I and 2-5 Aase/RNase L transgenic tobacco plants are resistant to various viruses including tobacco mosaic virus, cucumber mosaic virus and potato virus Y. In addition, pac I transgenic potato plants are resistant to potato spindle tuber viroid. Using Agrobacterium-mediated transformation, we have established a transformation system for chrysanthemum plants and have recently developed pac I transgenic chrysanthemum (Dendranthema grandiflora cv Reagan) resistant to chrysanthemum stunt viroid and have grown them in isolated fields for an evaluation of their effects.     

利用RNA介导的抗病性获得高度抗马铃薯Y病毒的转基因烟草

 以马铃薯Y病毒坏死株系(PVY^N)的RNA为模板,应用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)方法,扩增出长度为801 bp的非翻译的马铃薯Y病毒外壳蛋白基因。将扩增的片段克隆到pBSK的BamHI和KpnI之间并进行了序列测定。用BamHI和KpnI从重组克隆载体上切下该基因并插入到质粒pROKII内得到植物表达载体pPVYCP。通过根癌农杆菌(LBA4404)介导的方法转化烟草NC89,经卡那霉素抗性筛选、PCR和Southern blot检测,获得82株转基因植株。Northern blot和Western blot分析表明,转基因植株只在RNA水平上得到了表达。抗病性试验表明转基因植株之间抗性水平存在着差异,其中有7株是对PVY^N高度抗病性的植株。转基因植株抗病特异性试验初步表明,对PVY^N表现高度抗病的植株对PVY^O也具有高度抗病性。     

核基质结合区对马铃薯Y病毒全长非翻译CP基因介导抗病性的影响

 为探索核基质结合区(matrix attachment regions,MARs)对RNA介导的病毒抗性的影响,我们将从烟草中克隆到的核基质结合区TM2构建在包含马铃薯Y病毒全长非翻译CP基因的植物表达载体pRPVYCPN的表达盒的两侧,构建了植物表达载体pRTM2CPNTM2。采用农杆菌介导基因转化法,将表达载体pRPVYCPN和pRTM2CPNTM2转入烟草品种NC89中,分别获得了144株和344株转基因烟草。抗病性检测发现,核基质结合区的存在能明显提高RNA介导抗性的产生效率。在含MARs转基因植株中,抗病植株的比率为15.1%,而不含核基质结合区的转基因植株的抗病比率则为8.3%。这一研究结果对抗病毒植物的分子育种和转基因表达调控有指导意义。     

利用CRISPR/Cas13a编辑技术获得马铃薯抗PVX植株

为探究利用CRISPR/Cas13a系统获得抗马铃薯X病毒（potato virus X,PVX）马铃薯的可行性,通过设计靶向PVX中TGBp1基因的小向导RNA（small guide RNA,sgRNA）,构建CRISPR/Cas13a基因编辑载体,以马铃薯栽培种Désirée为受体材料进行稳定遗传转化,并通过机械摩擦接种法鉴定转基因植株对PVX的抗性。结果显示,成功构建了靶向PVX的PVX-Cas13a载体,并获得了表达Cas13a的转基因马铃薯植株,对其中3个高表达Cas13a的株系进行PVX抗性鉴定,发现在接种PVX 10~20 d后,转基因植株系统叶上无明显发病症状,且PVX积累量均显著低于未接种PVX对照。表明靶向PVX的CRISPR/Cas13a系统能够有效抑制该病毒的积累,这为马铃薯抗PVX育种提供了一条有效策略。