PVX病毒载体介导2种马铃薯Y病毒科病毒VPg蛋白表达诱导烟草叶片系统坏死的研究

芜菁花叶病毒（Turnip mosaic virus, TuMV）和槟榔坏死环斑病毒（Areca plam necrotic ringspot virus, ANRSV）是马铃薯Y病毒科（Potyviridae）中分别可诱导十字花科作物和槟榔产生坏死病症的2种不同属病毒。VPg（Viral protein genome linked）作为与马铃薯Y病毒科病毒基因组5′端的结合蛋白,在病毒复制、翻译和运动等侵染过程中发挥重要作用。本研究利用In-Fusion克隆策略分别构建了可表达3′端融合Strep蛋白标签序列的ANRSV和TuMV VPg全长编码基因的马铃薯X病毒（Potato virus X, PVX）载体pPVX-VPg-AR和pPVX-VPg-Tu。通过农杆菌渗透注射接种本生烟（Nicotiana benthamiana）,利用RT-PCR、Strep蛋白标签亲和层析和Western blot等方法证明了PVX病毒载体能够介导VPg-AR和VPg-Tu蛋白在本生烟中系统表达,且发现这2种VPg蛋白的过量表达诱导本生烟叶片产生了不同程度的系统性坏死病症。进一步采用DAB和NBT染色,在产生坏死症状叶片中检测到大量活性氧（reactive oxygen species, ROS）的积累。因此,推测VPg可能是TuMV和ANRSV诱发植物病症产生的一个决定因子,为后续研究这2种病毒诱导症状形成机制奠定了基础。     

番木瓜组培种苗推广应用的几个关键技术问题

重点讨论番木瓜成龄侧芽外植体污染率高、不同品种继代培养基差异较大、继代苗易发生玻璃化、组培苗诱导生根困难等关键技术问题,并对今后番木瓜组培苗推广应用作了展望。     

番木瓜环斑病毒弱毒株的构建及分析

弱毒株是利用交叉保护防治植物病毒病害的关键限制因子。通过对马铃薯Y病毒属病毒(强、弱毒株)的全长及部分氨基酸序列比对分析,筛选出在亲本强毒株PRSV-LM的P1和HC-Pro基因上的8个可能与致病性相关的氨基酸突变位点(I_(309)、K_(481)、K_(598)、R_(728)、F_(753)、L_(754)、N_(787)和D_(944))。采用定点突变和Gibson拼接法,分别成功构建了4种含有2个突变位点(L_(754)和N_(787))、4个突变位点(I_(309)、K_(481)、F_(753)和D_(944))、6个突变位点(I_(309)、K_(481)、F_(753)、L_(754)、N_(787)和D_(944))和8个突变位点(I_(309)、K_(481)、K_(598)、R_(728)、F_(753)、L_(754)、N_(787)和D_(944))的PRSV-LM全长c DNA侵染性克隆突变体:p Gprsvm~2、p Gprsvm4、p Gprsvm6和p Gprsvm8。经人工接种、病症观察和RT-PCR检测,4种突变体克隆均能系统性侵染非转基因番木瓜植株,除克隆p Gprsvm~2的病症表现与亲本强毒株PRSV-LM一致外,其他多位点突变的克隆p Gprsvm4、p Gprsvm6和p Gprsvm8在番木瓜植株上的病症严重程度出现依次减弱,而克隆p Gprsvm8的病症最弱,且延迟2周发病。本实验初步验证了6个氨基酸突变位点(I_(309)→S、K_(481)→Q、K_(598)→E、F_(753)→L、R_(728)→I和D_(944)→N)与PRSV-LM的病症表现及致病力相关,其中K_(598)→E和R_(728)→I可能是影响致病性的关键位点。     

基于EST和GSS序列的巨桉miRNA研究

应用miRtour在线分析工具对巨桉的EST序列和GSS序列进行分析,预测巨桉的miRNA序列,应用psrobot预测miRNA的靶基因。结果发现205条miRNA前体序列和属于62个不同家族的170条成熟的miRNA序列,最大的miRNA家族为miR399家族,有17个成员;miRNA 5′段碱基存在明显的碱基偏倚,尿嘧啶出现频率高达40.6%;147个miRNA预测到了靶基因,共计预测到巨桉蛋白基因中有967个受到miRNA的调节,同时发现1个miRNA可以调控多个靶基因,同一蛋白质受多个miRNA调控的现象。     

海南地区番木瓜畸形花叶病毒的发现与鉴定

利用马铃薯Y病毒属的简并引物对3个海南感病番木瓜植株的叶片进行RT-PCR检测,并将其克隆到T载体上进行测序和BLAST分析。结果表明：均获得了大小约1 700 bp的特异性条带,与预期大小基本一致;所得序列与GenBank中收录的番木瓜畸形花叶病毒（Papaya leaf distortion mosaic virus,PLDMV）基因序列相似性达到88％～96％,序列包含部分NIb蛋白基因、外壳蛋白（CP）基因和3′端非编码区。这是首次报道在中国海南地区发现番木瓜感染了PLDMV。但是仅基于PLDMV外壳蛋白基因的系统进化分析结果还不足以证明在海南发现的PLDMV与其他地区的某一PLDMV株系为同一进化簇。     

番木瓜实生苗两性株的鉴定及其组培繁殖体系的建立

本研究以多重PCR技术鉴定的番木瓜实生苗两性株茎尖作为外植体,建立和优化了一套组培苗繁殖体系,解决了成龄侧芽来源的无根苗催根难和移栽成活率低的问题。以‘蔬罗’‘蜜红’番木瓜品种的实生苗,通过多重PCR鉴定出两性株,将其茎尖培养于MS+BA 0.5 mg/L+NAA 0.1 mg/L+蔗糖 30 g/L+琼脂 6 g/L（pH 5.8）上,在28 ℃、2000 lx条件培养30 d后,继代于MS+BA 0.5 mg/L+KT 0.25 mg/L+NAA 0.1 mg/L+蔗糖30 g/L+琼脂6 g/L（pH 5.8）上,在28 ℃、2000 lx条件下培养30 d形成较为强壮的无根苗,接种于1/2MS+IBA 0.75 mg/L+NAA 0.05 mg/L+KT 0.01 mg/L+蔗糖30 g/L+琼脂 6g/L（pH 5.8）上进行催根,在28 ℃、1500 lx条件下培养20 d后,用不同浓度营养生根水和不同处理时间对‘蔬罗’‘蜜红’无根苗进行移栽试验,以确定最佳催根率和移栽成活率的浓度和时间。研究结果表明：多重PCR技术鉴定性别的准确率达98%以上,‘蔬罗’在50 mg/L营养生根水和8 h处理条件下获得催根率为81.1%、移栽成活率为91.1%。而‘蜜红’品种则催根率为60%、移栽成活率为86.7%。因此利用这一技术获得的结果相比成龄侧芽优势明显,可用于番木瓜种苗的商业化生产。     

番木瓜种子原生质体制备技术的研究

以番木瓜（Carica papaya L.）成熟种子为材料,通过正交和单因素实验研究不同酶液浓度、甘露醇浓度、酶解时间、酶解pH等因素对番木瓜种子原生质体分离的影响。结果表明,高存活的番木瓜种子原生质体分离最佳条件是酶液组成为2.2％纤维素酶+0.6％离析酶、甘露醇浓度为0.7 mol/L、酶解9 h、酶解pH值为5.5。本研究奠定了原生质体遗传转化的基础,为番木瓜种子相关活性物质代谢途径的研究创造了良好的条件。     

槟榔Catalase基因的克隆及亚细胞定位

过氧化氢酶（Catalase）广泛存在于生物体内,主要功能是清除植物细胞内光呼吸、线粒体电子传递及脂肪β-氧化等过程中产生的H₂O₂,从而保护细胞免于过氧化氢酶的毒害。为了解槟榔过氧化氢酶基因的相关信息,利用植物总RNA提取试剂盒提取槟榔叶片总RNA,通过同源克隆和RACE技术获得槟榔全长cDNA,并对其进行生物信息学分析及亚细胞定位。结果表明：获得ArCAT1（MN692600）、ArCAT2（MN692601）、ArCAT3（MN692602）3个同源基因,其序列全长均为1476 bp,编码492个氨基酸。遗传进化分析显示,ArCATS与同为棕榈科的油棕（Elaeis guineensis）、海枣（Phoenix dactylifera）等植物的过氧化氢酶氨基酸序列具有较高的相似性,其中与油棕的亲缘关系最近。亚细胞定位结果表明,ArCAT1蛋白定位于过氧化物酶体中,而ArCAT2和ArCAT3既定位于过氧化物酶体又定位于细胞核中。这为进一步研究Catalase基因在槟榔中的生物学功能奠定基础。     

甘薯羽状斑驳病毒海南分离物全基因组序列克隆及分析

为了明确海南本地甘薯羽状斑驳病毒(sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)种群的遗传进化关系及致病机理,本研究利用Small RNA测序技术对采自海南的甘薯样品进行鉴定,获得与SPFMV序列具有相似性的85个contigs,与NC_001841相似性较高。试验设计了5对共8条引物,分别为SPFMV-1F/1R、SPFMV-11F/1R、SPFMV-2F/2R、SPFMV-3F/3R和SPFMV-3F/33R PCR,扩增获得3987 bp、3710 bp、1996 bp、3369 bp和4730 bp目的片段。在此基础上再分段设计引物,进行基因全序列PCR扩增,序列拼接获得SPFMV-HN基因组全序列,其包含完整编码阅读框。本研究结果首次报道SPFMV海南分离物基因组全长,并且在P1区预测到另一个外框元件(pretty interesting sweet potato potyviral ORF,PISPO),聚合酶滑移机制可以产生带有额外核苷酸的转录变体,这些核苷酸可以翻译为P1N-PISPO和P3N-PIPO。本研究结果为进一步探究SPFMV致病分子机理和培育抗病甘薯品种奠定研究基础。     

原核表达dsRNA抗番木瓜畸形花叶病毒的研究

番木瓜畸形花叶病毒(Papaya leaf distortion mosaic virus,PLDMV)是一种已对番木瓜种植业构成潜在威胁的新型病害,在转基因植物备受争议的背景下,利用原核表达的dsRNA来防控病毒的策略不失为一种新的选择。本文选取PLDMV CP基因全长(879 bp),运用OZ-LIC法构建了含有pdk内含子的ihpRNA结构,将其嵌入原核表达载体pSP73中,并转化RNaseⅢ缺陷型大肠杆菌M-Jm109LacY,构建了1种能高表达dsRNA的原核表达菌株M-Jm109LacY-CP879,以终浓度为0.4 mmol/L IPTG诱导后能够稳定高效的表达CP879-dsRNA。研究共设2个处理:保护性处理与治疗性处理。分别用含有CP879-dsRNA的粗提液对这2个处理的番木瓜植株进行喷施处理,通过统计发病率、观察病症变化以及ELISA分析结果表明,保护性处理能有效抑制番木瓜畸形花叶病毒的侵染,主要表现为发病时间推迟和相对较低的发病率;治疗性处理植株的病毒积累量会在喷施后第3~12天内出现暂时性的降低。结果表明,保护效果优于治疗效果,若每月喷施2~3次dsRNA粗提液,有望能够有效地预防PLDMV的侵染。