马铃薯Y病毒CP基因5′端和3′端反向重复结构介导的抗病性研究

本研究克隆了来源于马铃薯Y病毒坏死株系(PVYN)外壳蛋白(CP)基因(PVYNCP)5′端和3′端的反向重复cDNA序列,并构建了植物表达载体pROKII-5′IR和pROKII-3′IR,利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草NC89,分别获得166和126株转基因烟草。抗病性试验表明,转化PVYNCP基因3′端茎50 bp(环50 bp)hp RNA(hairpin RNA)的烟草抗病率达69%,而转化PVYNCP基因5′端相同片段长度的hpRNA的烟草却全部发病。Southern blot结果表明,转基因植株的抗病性与转基因的拷贝数之间无明显的相关性;Northern blot结果表明,目的片段转录产物的积累量与植株的抗病性呈负相关,证明所获得的抗病性是RNA介导的抗病性。研究结果证明PVYNCP基因的3′端比5′端更能有效地诱发基因沉默,并且hpRNA茎部的长度可减少到50 bp。该结果为探索利用CP基因的最短长度和有效部位的基因片段来培育多抗病毒转基因植物提供了依据。     

烟草蚀纹病毒外壳蛋白基因的克隆、原核表达及抗血清的制备

从山东省感病的烟草上分离获得了一烟草蚀纹病毒(TEV)分离物,命名为TEV-SD1.根据已报道烟草蚀纹病毒外壳蛋白(coat protein CP)基因序列设计并合成2条引物,通过RT-PCR扩增得到长度约800bp的目的片段.将目的片段与质粒pET-22b( )连接,构建了包含TEV CP基因的原核表达载体pETEV-CP,并导入大肠杆菌BL21中.序列分析表明:TEV-SD1的CP基因全长789bp,编码263个氨基酸;与GenBank中已报道的TEV 5个分离物CP基因相比,核苷酸及推导的氨基酸序列同源性为94.1%～98.6%.37℃培养条件下,BL21/pETEV-CP经IPTG诱导表达,SDS-PAGE结果显示,表达的TEV CP融合蛋白的相对分子质量约为33 kDa.以表达的融合蛋白为抗原,免疫家兔,制备的抗血清的效价为1/2048,且具有良好的特异性.     

正向和反向重复RNA介导的抗马铃薯Y病毒基因工程比较研究

 RNA介导的病毒抗性与RNA沉默现象密切相关。反向重复cDNA序列(IR)的转录产物往往形成双链RNA结构,而双链RNA是诱发RNA沉默的有效因子。据此,本研究通过体外合成马铃薯Y病毒坏死株系衣壳蛋白基因(PVY^N-CP)5'端反向重复cDNA序列和正向重复cDNA序列(DR),分别构建植物表达载体pROK-IR和pROK-DR,利用农杆菌介导方法转化烟草NC89,比较这2种转基因烟草在RNA介导抗病性方面的差异。抗病性检测表明,转化IR和DR的转基因烟草均可获得抗病程度达到免疫的植株,但转化IR序列可大大提高抗病植株在转基因植株中的比例。分析结果表明所获得的抗病性为RNA介导的抗病性,是RNA沉默的结果。这一研究结果为利用IR策略进行抗病毒遗传育种提供了理论依据,并为讲一步开展RNA介导抗病性的机制研究奠宗了基础。     

马铃薯Y病毒CP基因5'端和3'端反向重复结构介导的抗病性研究

 本研究克隆了来源于马铃薯Y病毒坏死株系(PVY^N)外壳蛋白(CP)基因(PVY^N CP)5'端和3'端的反向重复cDNA序列,并构建了植物表达载体pROKⅡ-5'IR和pROKⅡ-3'IR,利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草NC89,分别获得166和126株转基因烟草。抗病性试验表明,转化PVY^N CP基因3'端茎50 bp(环50 bp) hpRNA(hairpin RNA)的烟草抗病率达69%,而转化PVY^N CP基因5'端相同片段长度的hpRNA的烟草却全部发病。Southern blot结果表明,转基因植株的抗病性与转基因的拷贝数之间无明显的相关性;Northern blot结果表明,目的片段转录产物的积累量与植株的抗病性呈负相关,证明所获得的抗病性是RNA介导的抗病性。研究结果证明PVY^N CP基因的3'端比5'端更能有效地诱发基因沉默,并且hpRNA茎部的长度可减少到50 bp。该结果为探索利用CP基因的最短长度和有效部位的基因片段来培育多抗病毒转基因植物提供了依据。     

黄瓜花叶病毒运动蛋白基因及其缺失突变体在大肠杆菌中的表达和表达产物的纯化

 利用CMV Fny株系RNA3全长cDNA克隆,构建了运动蛋白(MP)基因5'端缺失突变体和3'端缺失突变体的原核表达载体。SDS-PAGE分析表明,经IPTG诱导,MP基因及其2种缺失突变体均能在大肠杆菌BL21(DE3)pLysS中高效表达。利用分离包含体的方法,提纯了全长的及C端缺失的MP。光密度扫描分析表明,提纯产物的纯度达96.6%。     

马铃薯Y病毒HC-Pro、CI、NIb和CP基因介导的病毒抗性比较研究

 根据已克隆的马铃薯Y病毒坏死株系(PVY^N)的基因组序列设计引物,利用PCR扩增HC-Pro、CI、NIb和CP4个基因的3'端400bp cDNA区段,分别反向插入含有査尔酮合成酶基因(Chalcone synthase,CHS)内含子的双元载体pRCHS中,构建了含内含子的发夹结构RNA (intron splicing hpRNA,ihpRNA)表达载体pRCHS-HC-Pro、pRCHS-CI、pRCHS-NIb和pRCHS-CP。利用农杆菌介导法转化烟草品种NC89,获得了多种转基因植株。病毒抗性检测的结果显示:转pRCHS-HC-Pro、pRCHS-CI、pRCHS-NIb和pRCHS-CP的烟草中,抗性植株的比例分别为55.34%、73.69%、61.54%和84.21%。大分子RNA和siRNA的Northern blot分析表明,目的片段转录产物的积累量与转基因植株的抗病性呈负相关,转基因植株中可检测到siRNA,说明所获得的抗病性是RNA沉默介导的。     

侵染扶桑的烟草花叶病毒分离物鉴定

从表现叶斑驳症状的扶桑病株上获得一病毒分离物,电镜下可见约300 nm×18 nm的杆状粒子,其与烟草花叶病毒抗血清呈明显的阳性反应,dsRNA约为6.4 kbp。根据烟草花叶病毒(tobacco.mosaic virus,TMV)的RNA序列设计引物,进行RT-PCR检测,扩增出约800 bp的预期特异片段。将PCR产物连接pMD18-T载体,转化大肠杆菌DH5α,得到了含有目的片段的重组子。序列分析表明,与周雪平等报道的序列(GenBank AJ011933.1)同源性达99％。通过生物学、病毒粒子观察、血清学以及分子生物学实验结果,确定该病毒分离物为TMV。     

中国小麦花叶病毒(CWMV)复制酶基因在病株体内的表达分析

中国小麦花叶病毒(Chinese wheat mosaic virus,CWMV)是引起我国小麦花叶病的重要病原之一,其基因组由2条单链正义RNA片段(RNA1-2)组成。本研究根据发表的基因组序列设计特异性引物,扩增了CWMV复制酶基因的部分片段(nt102~1101),并克隆至原核表达载体pGEX-6P1,然后导入大肠杆菌E.coli BL21(DE3)pLysS中诱导表达。重组的复制酶蛋白经亲和层析纯化后免疫家兔制备多克隆抗体。Western-blot分析表明该抗体具有高度的特异性,能用于病株体内CWMV复制酶蛋白的检测。检测分析显示在病株体内,CWMV基因组RNA1可直接充当其复制酶基因的mRNA;在感染的细胞中,其复制酶组分主要是RNA1 ORF1编码的蛋白,分子量约153 kDa,且特异性地定位于膜结构上。     

烟草蚀纹病毒山东分离物全基因组序列的克隆和保守性分析

为利用RNA介导的病毒抗性策略,培育抗性稳定或抗多烟草蚀纹病毒（Tobacco etch virus,TEV）株系的转基因植株,采用RT-PCR及5＇-RACE方法克隆了烟草蚀纹病毒山东分离物TEV-SD1的全基因组序列。TEV-SD1全基因组核苷酸序列长度为9494 bp,包含1个9165 bp的开放阅读框架（open reading frame,ORF）,编码3054个氨基酸。将TEV-SD1基因组序列与GenBank中已公布的4个TEV全基因组序列和11个外壳蛋白（coat protein,CP）基因序列比对分析发现,各分离物CP基因间的核苷酸和氨基酸序列平均相似性分别为96.65%和98.31%,高于其它功能基因间的相似性;各分离物CP基因3＇端核苷酸序列相似性平均为96.55%,高于5＇端序列。聚类分析发现TEV在自然界中的分子变异与其寄主关系密切。     

马铃薯Y病毒复制酶基因不同位置cDNA区段介导对PVY的不同抗性

为探究靶序列位置对RNA介导的病毒抗性产生的影响,利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术扩增马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)复制酶基因(nuclear inclusion b,NIb)不同位置的cDNA区段,反向插入双元载体pROKII中,构建了发夹RNA(hairpin RNA,hpR-NA)结构的植物表达载体。将构建的植物表达载体采用冻融法转入农杆菌LBA4404,叶盘法转化烟草NC89,获得转基因植株。攻毒试验表明:PVYNIb基因不同位置cDNA区段介导的对PVY的抗性存在显著差异;3′端1/2处和中间位置的序列可介导高水平的病毒抗性,抗性植株的比例在50%以上,而5′端、5′端1/2处和3′端的序列介导的抗性效率较低,抗性植株的比例仅为10%~30%。Northern杂交显示:抗病植株中RNA的积累量明显低于同类型的感病植株,抗性与RNA积累量呈负相关;抗病转基因植株中有siRNA存在,表明病毒抗性是由RNA介导的。     

白术矮化病毒病病原的分子鉴定和部分序列分析

 本试验在生物学接种的基础上,利用非序列依赖性PCR扩增(sequence-independent amplification,SIA)对白术矮化病毒病病原进行了分子鉴定,序列测定及分析。结果发现,具有矮化症状的白术为黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)所侵染。为明确CMV白术分离物(CMV-Am)的分类地位,本研究进一步克隆了CMV-Am的外壳蛋白基因(CP)和移动蛋白基因(MP)全序列。序列比对分析表明,CMV-Am与CMV亚组ⅠB中株系XJ2序列同源性最高,核苷酸、氨基酸序列同源性分别为98.9%、99.1%。氨基酸序列同源性聚类分析表明,CMV-Am与中国大多数CMV分离物一样,属于CMV亚组ⅠB。     

一个马铃薯Y病毒山东分离物的分离与鉴定

 从具有典型花叶症状的马铃薯叶片中分离到马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)(本文称PVY-SD-TA分离物),扩繁后,提纯病毒,电镜下可观察到700~900 nm×11 nm的病毒粒体,病组织超薄切片观察可见风轮状的内含体结构,寄主反应特性研究表明其能侵染2科13种植物。SDS-PAGE电泳检测病毒编码的外壳蛋白亚基的分子量为33 kDa。以PVY-SD-TA基因组RNA为模板,应用RT-PCR方法和特异引物合成了外壳蛋白基因。对cDNA全序列分析表明,PVY-SD-TA CP基因核苷酸序列与N株系的同源性为96%,与GenBank中登录序列号为AJ390306的O株系分离物的同源性最高,为99%;与国内不同学者报道的PVY中国流行株的同源性分别为96%,97%和98%。通过以上生物学特性和分子水平的研究将PVY-SD-TA鉴定为普通株系(PVY^O株系)。     

烟草脉带花叶病毒cp基因的原核表达及抗血清制备

 利用马铃薯Y病毒属病毒的简并引物, 通过RT-PCR技术获得了云南烟草病毒分离物YND的3'端约1.7 kb片段, 序列分析证明该分离物为烟草脉带花叶病毒(Tobacco vein banding mosaic virus, TVBMV)。将TVBMVcp基因克隆到表达载体pET-22b (+)上, 在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达出分子量为35.0 kD的融合蛋白。利用该融合蛋白制备了TVBMV的多克隆抗体, ELISA测定抗血清效价为1/4 096。Western blotting和DIBA分析结果表明, 获得的抗血清和原核表达的病毒蛋白及植物病汁液中的病毒均有特异性反应, 可用于TVBMV的快速检测。     

烟草花叶病毒丁香分离物的分离与鉴定

 从表现花叶症状的丁香病株上获得一病毒分离物,其在电镜下为约300 nm×18nm的杆状粒子;电泳分析表明感病组织中ds RNA大约为6.4kbp,而其外壳蛋白分子量约为17.6k Da。以上实验结果初步将该病毒分离物鉴定为烟草花叶病毒属(Tobamovirus)。根据该属病毒复制酶基因序列设计通用引物,进行RT-PCR检测,扩增出约1000 bp的预期特异片段(Gen Bank AY566703)。将PCR产物克隆后测序,序列分析表明,与从蚕豆中分离的TMV-B株系序列(Gen Bank AJ011933.1)同源性为99.90%。根据烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)的RNA CP基因序列设计引物,进行RT-PCR,扩增出约800 bp的预期特异片段(Gen Bank AY56672),序列分析表明,与TMV-B株系序列(Gen Bank AJ011933.1)同源性达99%,上述实验结果表明,该病毒分离物为TMV。由于该分离物与TMV-B在指示植物上的症状存在明显差异,所以,作者把该分离物暂命名为TMV-S。     

利用小RNA高通量测序技术检测玉米病毒

正玉米是我国重要的粮食作物,种植范围日趋增大,病害的发生对玉米造成极大为害,病毒病对玉米稳产高产已构成严重威胁。近年来,安徽、山东和辽宁玉米主要种植区病毒病危害较重。为了检测发病玉米的病毒种类,本研究利用小RNA高通量测序技术鉴定玉米病毒,明确种类,以期为制定抗病毒策略提供理论依据。据不完全统计,世界上有40多种玉米病毒病(http://en.wikipedia.org),在我国发生并报道的有5种,分别为玉米粗缩病、玉米矮花叶病、玉米条纹矮缩病、玉米红叶病和玉     

稻瘟菌双分病毒MoPV2特性研究

稻瘟病是稻瘟菌引起的一种世界性病害,每年造成水稻大幅减产。真菌病毒是指能够在真菌体内进行复制和繁殖的病毒,可以作为生物防治的资源。本实验从发病的水稻叶片上采用单孢分离的方法获得纯化培养的稻瘟菌菌株YC13。菌株YC13携带多条dsRNA片段,其中片段F1与Magnaporthe oryzae virus 2(MoV2)的Coat Protein(CP)和RNA-dependent RNA polymerase(RdRp)的氨基酸序列均具有99%的同源性,确定为MoV2的基因组;片段F4、F5序列与双分病毒Penicillium stoloniferum virus F(Ps V-F)的RdRp和CP的氨基酸序列分别具有69%和63%的同源性,命名为Magnaporthe oryzae partitivirus virus 2(MoPV2)。MoPV2的基因组含有2条dsRNA:dsRNA 1编码RdRp,dsRNA 2编码CP。根据MoPV2的RdRp编码的氨基酸序列将MoPV2归属于双分病毒科(Partitiviridae)G ammapartitivirus属,是一种新的真菌病毒。通过病毒粒子转染,将MoPV2转到稻瘟菌菌株RB11。与菌株RB11相比,带毒菌株RB11T25的分生孢子产生量显著减少,并且对大麦活体的致病性也有所降低,但其他生物学特征均无明显的影响。本研究在稻瘟菌中发现了一种新的真菌病毒,该病毒能够使稻瘟菌致病力下降,为稻瘟病的防治提供了潜在的病毒资源。     

Analysis of natural populations and possible natural reassortment of Cucumber mosaic virus

Plants naturally infected with Cucumber mosaic virus (CMV) were collected and analyzed by electrophoresis of the replicative form of dsRNA and by Northern blot hybridization using CMV RNA-specific probes. Some of the CMV-infected plants, especially winter crops, contained two kinds of RNA 1 segments or RNA 2 segments (or both), suggesting that mixed infections of CMV occurred naturally. Single-aphid-transmitted isolates (SATIs) from the field isolate containing two RNA 1 segments were grouped into three types by the electrophoretic mobility of RNA 1 (i.e., those containing one slow segment, those containing one fast segment, and those containing both). Furthermore, SATIs and single-lesion isolates, generated from the plants inoculated with a mixture of two CMV isolates that could be differentiated by their electrophoretic dsRNA profiles, were analyzed by dsRNA, indicating that nonparental progenies were observed. These results suggested that genetic reassortment of CMV RNA may occur in nature and that this is an important mechanism in CMV evolution.     

Natural infection of banana by a satellite-containing strain of cucumber mosaic virus: nucleotide sequence of the coat protein gene and the satellite RNA

Banana plants expressing mosaic symptoms, from the Jordan Valley in Israel, were shown to be infected by a satellite-RNA-containing strain of cucumber mosaic virus (CMV). Double-stranded RNA isolated from field-infected banana, without passage through another host, was used as a template for synthesis of cDNA. The cDNAs corresponding to the coat protein (CP) gene and to the satellite RNA were cloned after polymerase chain reaction amplification. The nucleotide sequences of the CP and the satellite cDNAs were determined. The CP gene and its 3′ flanking sequence had 98% similarity to the CMV Fny nucleotide sequence and the two strains differed in only one amino acid of the CP. The associated satellite had a sequence similarity ranging from 95% to 85.6% with other CMV satellites. Analysis of banana suckers differing in symptoms’ severity indicated a correlation between the presence of satellite and attenuation of symptoms.     

低温对黄瓜花叶病毒CMV-BG株系2b基因多态性的影响

 本文将黄瓜花叶病毒CMV-BG株系侵染普通烟草的不同单株后,放在不同温度下培养,30d后对接种植株症状进行对比观察,并对2b基因表达进行了检测及其序列测定分析。结果表明:被CMV-BG株系侵染的植株在低温条件下,植株新生的大部分叶片严重畸形,而CMV-BG株系2b基因的表达与不同温度条件没有相关性;CMV2b基因序列与源分离物CMV-BG序列相比发生了较明显的变异,它们作为一组序列与分离物SF/GF/SY等的相似性甚至高于源BG序列;此外,尽管来自2组植物中的病毒序列变化均未表现正选择(positive selection),但来自低温培养的侵染植株的2b基因的多态性明显高于常温条件培养的植株,发生非同义突变的位点数目也高于同义突变的位点数目。因此认为,低温有助于加强CMV-BG株系2b基因的多态性。