基于外壳蛋白基因的湖南烟草黄瓜花叶病毒遗传多样性分析

为探明湖南烟草上发生的黄瓜花叶病毒Cucumber mosaic virus(CMV)的遗传多样性及分子进化特征,对来自湖南烟区的303份疑似感染病毒的烟草样品进行检测,分析CMV系统发育、遗传变异和群体结构等特征。结果表明：部分分离物的外壳蛋白(coat protein, CP)基因与NCBI上登录的CMV分离物的一致性为86.34%～98.42%;系统发育分析发现湖南烟草CMV分离物属ⅠB组,不同组间的分离物地理特征不明显,无重组现象,进化的主要驱动力是负选择;组间遗传变异比较明显,基因交流频率较低,受到遗传漂变影响,遗传多样性高,群体趋于扩张。研究结果为烟草抗CMV育种提供了理论依据,对病害防治具有重要意义。     

甘蔗花叶病毒福州分离物全基因组克隆及种群分析

 为丰富甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)种群信息,探索SCMV种群结构,本研究运用RT-PCR方法克隆了采自福州的2个SCMV分离物(分别命名为 FZ-C1和FZ-C2)的全基因组,结合已公布的18个SCMV分离物的全基因组序列,利用MEGA 4.1和Simplot软件对SCMV的种群结构进行了分析。结果显示,FZ-C1和FZ-C2全长分别为9 570 nt和9 573 nt,均包含一个9 189 nt的开放阅读框,编码长度为3 063个氨基酸的多聚蛋白。这2个分离物与SCMV-A株系的相似性最高,酶切位点也与SCMV-A株系的基本一致。系统发育进化分析表明,SCMV可以分为3组,分别命名为SSGⅠ、Ⅱ、Ⅲ。SSGⅠ来源于玉米(Zea mays),SSGⅡ和SSGⅢ来源于甘蔗(Saccharum spp. hybrid),其中SSGⅢ主要来源于果蔗。FZ分离物聚在SSGⅡ组内。研究结果丰富了SCMV全基因组序列信息,有助于全面了解SCMV种群的遗传进化关系。     

云南烟草产区辣椒脉斑驳病毒的调查及其遗传多样性分析

明确辣椒脉斑驳病毒(chilli veinal mottle virus, ChiVMV)在云南6个州(市)烟草生产区的分布、遗传多样性和群体遗传结构,对病害的防控预警具有重要意义。本研究以2022年采集自云南6个州(市)不同烟草产区的96份疑似感染ChiVMV的烟草样品为试验材料,利用电子显微镜负染色观察和分子生物学方法对病毒进行检测和鉴定,获得21个ChiVMV云南烟草分离物的cp基因序列。利用SDT、MEGA、RDP、DnaSP及Arlequin等生物学软件对21个云南烟草分离物及NCBI上下载的38个来自不同国家、地区及寄主的ChiVMV分离物cp基因序列的系统进化、遗传多样性和群体遗传结构特征进行分析。结果显示,从云南6个州(市)烟草生产区采集的96份烟草样品中,ChiVMV检出率为51.04%;序列比对发现,本研究获得的cp基因与NCBI中38个ChiVMV分离物cp基因的核苷酸一致性在84.1%以上;系统发育分析发现,59个ChiVMV分离物按照地理位置的远近被划分为4个分支,聚类结果具有明显的地理分布特征,而与寄主植物无关;遗传多样性和遗传分化分析表明,4个地理种群的ChiVMV cp基因遗传多样性水平均较高,中国种群与印度、泰国和其他国家种群间发生了很大的遗传分化且差异显著(P<0.05);遗传力分析显示,基因交流、遗传漂变和基因的负选择压力是ChiVMV分离物适应性进化的重要方式。     

草莓镶脉病毒ORF Ⅱ基因的克隆、原核表达与抗血清制备

 用CTAB法从感染草莓镶脉病毒（Strawberry vein banding virus, SVBV）的草莓叶片中提取总DNA,设计特异性引物扩增SVBV中国分离物ORF Ⅱ基因,克隆并测序。结果表明,SVBV中国分离物ORF Ⅱ基因全长486 nts,编码161个氨基酸。将其与SVBV美国分离物以及花椰菜花叶病毒属其他成员的ORF Ⅱ基因相比较,结果表明,SVBV中国分离物 ORF Ⅱ基因与SVBV美国分离物的核苷酸序列相似性最高,达91.2%。将SVBV ORF Ⅱ基因插入原核表达载体pET32a（+）,重组质粒pET-ORF Ⅱ转化大肠杆菌BL21（DE3）。经IPTG诱导及Ni²⁺-NTA亲和柱纯化,获得分子质量约为38 kDa的融合蛋白。以此纯化的融合蛋白为抗原免疫家兔,可以制备出高效价的抗血清。Western blot分析表明,制备的抗血清能与重组融合蛋白发生特异性反应。利用抗血清进行ELISA测定,能够检测出感病草莓植株病汁液中SVBV ORF Ⅱ基因表达的蛋白。     

马铃薯Y病毒中国分离物的分子株系组成

 马铃薯Y病毒(potato virus Y,PVY)主要侵染马铃薯和烟草等茄科作物,给世界农业造成巨大经济损失。本文对测定的23个及GenBank中注册的52个中国PVY分离物ORF序列进行了系统发育、重组和选择压等分析。系统发育分析表明,根据ORF序列可把我国75个PVY分离物和国外30个参比分离物分成O、C、E、NTN-NW(SYR-I型)、NTN-NW(SYR-II型)、NTN(NTN-a型)、NTN(NTN-b型)、NA-N/NTN、Eu-N、N-Wi(N:O型)和N-Wi(N-Wi型)等11个分子株系,其中中国PVY分离物属于除E和C株系外的9个分子株系。除ME162、guiyang、PVYzu、SD-G、WA-13和CN:JL-1:17等 6个分离物基因组中未检测到重组,其余69个分离物均存在明显重组。根据重组位点的不同,中国PVY可分为11种重组类型,其中5种为新的重组类型。选择压分析表明,中国PVY分离物的11个基因均处于负选择,其中核内含体b基因受到的选择压最大,PIPO受到的选择压最小。基因流分析表明,黑龙江、河南和山东PVY分离物间基因交流频繁,马铃薯与烟草PVY分离物之间基因交流频繁。本研究的结果明确了中国PVY分离物的分子株系组成,对指导PVY的检测和防控具有积极作用。     

侵染白附子的芋花叶病毒分子变异研究

为明确侵染白附子的芋花叶病毒(dasheen mosaic virus, DsMV)的分子变异情况,对51个DsMV白附子分离物(DsMV-BF)的外壳蛋白(Coat Protein,CP)基因和3个分离物的近全长基因组序列进行了克隆和测定,DsMV-BF的CP基因大小有855个和942个核苷酸两种类型,51个白附子分离物之间CP基因的核苷酸和氨基酸一致率分别为88.3%～100%和91.9%～100%,BF8、BF30和BF38分离物之间多聚蛋白的核苷酸和氨基酸序列一致率分别为82.9%～95.9%和90.7%～95.9%,与GenBank中其他分离物之间多聚蛋白的核苷酸和氨基酸序列一致率分别为76.9%～99.4%和85.6%～99.0%;P1基因的分子变异较大,P1基因大小有987个和990个核苷酸两种类型;CP基因核苷酸序列系统进化树分析结果表明,侵染白附子的DsMV分离物可分为两个亚组;重组分析结果表明BF8和BF30分离物各检测到1个重组事件,BF38检测到2个重组事件。     

李属坏死环斑病毒新疆分离物运动蛋白基因片段的克隆与序列分析

为进一步揭示李属坏死环斑病毒(Prunus necrotic ringspot virus,PNRSV)新疆巴旦木分离物的分子特征、遗传变异及其与宿主之间的相互关系,采用RT-PCR方法扩增并克隆了4个PNRSV新疆巴旦木分离物运动蛋白(move protein,MP)基因片段,并进行了测序及序列同源性分析。结果表明,4个新疆巴旦木PNRSV分离物MP基因片段分别为259、258、254、260 bp;其核苷酸和氨基酸序列与已报道的PNRSV分离物的同源性分别为72.7%~91.7%和75.6%~92.9%,表现出明显差异,其中与美国分离物CH9同源性最高,分别达88.8%~91.7%和82.6%~92.9%;而与同属03亚组的苹果花叶病毒(Apple mosaic virus,Ap MV)同源性较低,仅为51.2%~58.1%和52.3%~61.9%;新疆PNRSV各分离株之间MP基因核苷酸序列同源性较高。系统发育树显示,4个新疆巴旦木PNRSV分离物与Ⅰ组代表毒株PV32的核苷酸序列同源性达88.4%~91.3%,并与Ⅰ组分离物聚集成簇,表明PNRSV新疆巴旦木分离物属于引起严重症状的Ⅰ组株系,且Ⅰ组中各分离物之间表现出一定的寄主相关性,而Ⅱ组和Ⅲ组中各分离物之间未表现出明显的寄主相关性。     

番茄斑驳花叶病毒在广东省的首次报道

番茄斑驳花叶病毒(tomato mottle mosaic virus, ToMMV)是2013年发现的烟草花叶病毒属一个新种,目前在多国(地区)有发生。本文采用小RNA深度测序及RT-PCR检测方法在广东省广州市南沙区辣椒疑似病样中检测到ToMMV,命名为番茄斑驳花叶病毒广东分离物(ToMMV-GD-2020)。采用RT-PCR分段扩增获得了ToMMV-GD-2020的基因组全序列,该分离物基因组全长6 399 nt,包含4个开放阅读框,分别编码4个蛋白。序列相似性分析表明,ToMMV-GD-2020与已登录GenBank的14个ToMMV分离物基因组序列相似性分别为99.0%～99.7%,其中与中国辽宁分离物ToMMV-LN(GenBank登录号：MN853592)的相似性最高(99.7%),与危害我国番茄、同属烟草花叶病毒属的番茄花叶病毒(tomato mosaic virus, ToMV)、番茄褐色皱果病毒(tomato brown rugose fruit virus, ToBRFV)代表分离物的相似性分别为84.6%和81.0%。系统进化分析表明,ToMMV-GD-2020...     

贵州黔西南烟草中辣椒脉斑驳病毒的鉴定及遗传多样性分析

为明确贵州黔西南烟草中辣椒脉斑驳病毒(chilli veinal mottle virus, ChiVMV)的遗传多样性和分子进化特征,本研究以2021—2022年采集自贵州省黔西南州兴义市的52份疑似感染ChiVMV的烟草样品为实验材料,利用马铃薯Y病毒属(Potyvirus)通用引物和ChiVMV特异性引物进行RT-PCR检测、克隆和测序,并结合GenBank中已公布的相关序列对分离获得的16个ChiVMV贵州烟草分离物进行基于外壳蛋白(coat protein,CP)CP基因的遗传多样性和分子进化分析。结果显示,所获得的ChiVMV贵州烟草分离物与GenBank中其他36个分离物CP基因的核苷酸一致性为84.79%～99.65%;基于ChiVMV CP基因的系统进化分析发现,52个不同来源的ChiVMV分离物在进化上可以聚为3个不同的分支,聚类结果具有明显的地理分布特征;遗传多样性和进化分析结果表明,各群体受到地理分布的影响而表现出较高的遗传多样性,各群体间的遗传分化显著且基因交流频率较低。研究结果为ChiVMV抗病品种的选育和该类病毒病的防治具有重要意义。     

Genetic diversity of Orobanche cumana populations from Spain assessed using SSR markers

Orobanche cumana (sunflower broomrape) is found in Spain as an allochthonous species parasitising exclusively sunflower. For many years, it was distributed in the Guadalquivir Valley and Cuenca province, but in recent years, it has spread to new areas. The objective of this research was to study genetic diversity of O. cumana populations from Spain using robust co‐dominant molecular markers. Cluster analysis on a set of 50 populations using 15 microsatellite markers revealed the existence of two distant gene pools, one in Cuenca province and another one in the Guadalquivir Valley. Within each gene pool, both inter‐ and intrapopulation variability were extremely low. This population structure probably reflects a founder effect, with the two genetically distant gene pools deriving from separate introduction events. Different races occurred within the same gene pool, suggesting that current races might have evolved through mutation from a common genetic background. Most of the populations from new areas were identical to the populations from the Guadalquivir Valley. Only a few populations showed larger intrapopulation variation. In these cases, our results suggested the co‐existence of both gene pools within the same population, as well as the occurrence of genetic recombination between them. Genetic recombination between distant gene pools is an important mechanism for creating new variation, which might also have an effect on race evolution. These results will contribute to the establishment of improved crop breeding and management strategies for O. cumana control.     

分子靶标烟草花叶病毒外壳蛋白的结构生物学研究进展

病毒外壳蛋白(CP)是烟草花叶病毒(TMV)基因结构的重要组成部分,其主要功能除保护核酸物质不被降解外,还与TMV的远距离移动及寄主症状有关。目前研究较多的是CP基因介导的抗性、药剂干扰CP的聚合等,而有关靶标CP与药剂的作用机理尚未有系统全面的报道。从结构生物学的角度出发,详细介绍了TMV CP在电镜及单晶衍射技术下的三维结构;比较了国内已报道的CP的基因序列;综述了CP在基因工程领域的应用及其受药剂分子的干扰作用等方面的研究进展。以毒氟磷药剂为例,分析了其可能作用于TMV CP的分子机理,预测了毒氟磷小分子与TMV CP大分子可能的作用位点。有助于进一步研究和发现新型抗TMV药剂。     

我国小麦落选短体线虫群体遗传多样性分析

 为了明确我国落选短体线虫群体的遗传多样性,利用mtCOI基因标记对落选短体线虫9个地理群体的遗传结构及遗传分化进行分析。结果显示,9个地理群体中共得到101条mtCOI序列,发现28个碱基变异位点,形成14个单倍型。其中,H1单倍型最常见,为7个地理群体的59个个体共有,推测其可能为祖先单倍型。全部地理群体在物种水平呈现中等遗传多样性(H_T = 0.706±0.131),聚类分析显示其可分为类群Ⅰ与类群Ⅱ两个类群,AMOVA分析揭示落选短体线虫整体水平的遗传分化主要来源于种群间。Mantel检验表明落选短体线虫群体的遗传距离与地理距离存在正相关性,但是不同种群之间的遗传分化程度与地理距离没有显著关系。中性检验和错配分布检验均揭示落选短体线虫在整体水平和两个类群上的群体历史动态都处于相对稳定的状态。     

基于全基因序列的中国北方3省(区)马铃薯Y病毒遗传多样性分析

本研究以马铃薯Y病毒(PVY)全基因组为基础,分析吉林、黑龙江和内蒙古3省(区)PVY群体遗传多样性和群体分化,并评估突变、重组、选择等遗传力所起的作用。根据已报道的PVY全基因序列保守区设计4对引物,采用片段重叠法对来自内蒙古和吉林的24个PVY分离物全基因序列进行测定,并联合NCBI中已登录的9个黑龙江分离物全基因组序列进行遗传多样性参数评估、群体分化检验和分子变异等分析。结果显示,我国北方3省(区)PVY群体遗传多样性高,其中内蒙古和黑龙江PVY群体遗传多样性高于吉林群体,并且3个群体之间呈现一定程度的遗传分化。分子变异分析发现在PVY基因组中存在1 786个变异位点,表明我国北方3省(区)PVY群体变异程度较高,并且这种高变异度有85.54%来自各个马铃薯种植区内PVY个体的遗传变异。重组分析和系统发育分析发现,我国北方3省(区)PVY群体中重组株系占比高达90.3%,并具有明显的株系多样性,表明PVY重组株系已成为我国北方3省(区)马铃薯种植区的流行株系。选择压力分析显示,使用FEL和IFEL法分别检测出501个和315个净化压力选择位点,这表明3省(区)PVY群体受净化选择压力为主。以上结果表明,中国北方3省(区)PVY群体遗传多样性高,突变、重组和自然选择都对遗传多样性和群体分化存在一定影响。     

Genetic Structure of Setosphaeria turcica Populations in Tropical and Temperate Climates

ABSTRACT Northern leaf blight, caused by Setosphaeria turcica, is a serious disease of maize in temperate and tropical environments. To examine the pathogen's population structure, we analyzed 264 isolates from four different continents with 70 random amplified polymorphic DNA markers and determined their mating types. Tropical populations (from Kenya, Mexico, and southern China) had an extremely high genotypic diversity, no or only weak gametic phase disequilibrium, and an even distribution of the two mating types, indicating frequent sexual recombination. Temperate populations (from Europe and northern China) had a much lower genotypic diversity, strong gametic phase disequilibrium, and an uneven distribution of mating types, indicating that sexual recombination has been rare. Populations in different continents were genetically isolated. They shared no haplotypes and carried several "private" alleles. The number of migrants between continents and between regions (between northern and southern China, western and central Kenya, and Europe west and east of the Alps) was estimated to be less than one per generation. Multivariate statistics suggested a greater relatedness of populations from the same continents than from different continents. Within agroecological zones, migration must be extensive. The potential within populations of S. turcica for adaptation should be regarded as very high, especially in tropical climates.     

大麦白粉病菌遗传学研究进展

大麦白粉病是由布氏白粉菌属大麦专化型活体寄生菌Blumeria graminis f.sp.hordei（Bgh）引起的真菌病害,在全球大麦种植区普遍发生,危害日趋严重。大麦白粉病菌与寄主之间存在着“基因对基因”的关系,分化为不同的生理小种或致病型。由于病原菌基因突变、重组和流动以及寄主的选择作用,大麦Bgh种群毒性、致病型频率和分布不断发生变化。随着分子生物学技术飞速发展,应用分子标记已对30多个Bgh无毒基因位点进行了连锁作图分析,已克隆了Bgh无毒基因AVRk1和AVRa10,Bgh全基因组测序现已完成。文章综述了大麦白粉病菌的侵染循环、遗传分化及其无毒基因的定位、克隆和致病机制研究进展,并探讨了基于病原菌毒性进化和基因组解码信息获得持久控制大麦白粉病的有效手段。     

云南、福建、湖南烟区烟草花叶病主要病毒种类检测及黄瓜花叶病毒亚组鉴定

 采用抗原直接包被和双抗体夹心酶联免疫吸附测定法(ELISA)对采自云南、福建、湖南烟区烟草花叶病样品进行了病毒种类检测,利用三抗体夹心ELISA对黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)的亚组类型进行了鉴定。在云南采集的520个花叶病样品中,烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)、CMV和马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)总检出率分别为71.74%、55.01%和6.35%;在福建采集的150个花叶病样品中,TMV、CMV和PVY的总检出率分别为94%、24.66%和8.00%;在湖南采集的74个花叶病样品中,TMV、CMV和PVY的总检出率分别为58.11%、51.35%和2.70%。部分样品为2种以上病毒复合侵染。云南、福建和湖南采集的64个CMV阳性样品中,属亚组Ⅰ的样品为57个,占89.1%;属亚组Ⅱ的样品为10个,占15.6%;其中3个样品为亚组Ⅰ和亚组Ⅱ的复合侵染。     

中国及欧洲各国的苹果蠹蛾种群遗传多样性分析

为研究不同国家和地区苹果蠹蛾Cydia pomonella种群的遗传多样性,对采自我国新疆维吾尔自治区和黑龙江省,以及德国、法国和西班牙等欧洲国家的11个种群共60个苹果蠹蛾个体进行基因组重测序,有效测序样本数为56个,共获得8 455 843个群体单碱基突变（single nucleotide polymorphism,SNP）位点。利用SNP数据进行了苹果蠹蛾群体遗传进化树的构建、主成分分析以及遗传结构分析。结果显示,入侵我国黑龙江省的苹果蠹蛾与德国BD种群更为接近,我国新疆维吾尔自治区与黑龙江省苹果蠹蛾种群有一定的分化,前者种群遗传多样性更低。表明我国东北地区和西北地区的苹果蠹蛾种群具有不同的遗传多样性特征,入侵我国的苹果蠹蛾种群可能来源于欧洲。     

甘蔗线条花叶病毒HC-Pro基因的分子变异分析

为了解析甘蔗线条花叶病毒Sugarcane streak mosaic virus(SCSMV)不同分离物HC-Pro基因的分子变异规律,本研究利用RT-PCR法扩增获得SCSMV HC-Pro基因的序列,通过生物信息学分析,分别从重组、系统发生、选择压力等方面研究SCSMV HC-Pro基因的分子变异特征。共测定了44条SCSMV HC-Pro基因序列,相似性最低值为70%;HC-Pro基因重组频率较低,仅发现3个重组位点,其中一个系首次报道;与先前报道相比,部分新测定云南蔗区的SCSMV分离物在HC-Pro基因上形成一个新组-第Ⅲ组;HC-Pro基因处于很强的负选择压力作用,未发现正向选择作用位点。本研究结果进一步证明SCSMV HC-Pro基因具有高度的遗传多样性。     

Genetic Structure of Mycosphaerella populorum (Anamorph Septoria musiva) Populations in North-Central and Northeastern North America

ABSTRACT In order to characterize the genetic variation of the poplar pathogen Mycosphaerella populorum (anamorph Septoria musiva), we have studied seven North American populations using the polymerase chain reaction random amplified polymorphic DNA (RAPD) technique. The fungal populations were sampled in 2001 and 2002 by obtaining 352 isolates from cankers and leaf spots in hybrid poplar plantations and adjacent eastern cottonwood (Populus deltoides). A total of 21 polymorphic RAPD markers were obtained with the six RAPD primers used. A fine-level scale analysis of the genetic structure within the populations revealed that subpopulations sampled on P. deltoides and on hybrid trees were not significantly differentiated. In contrast, analyses performed on the entire data set showed high levels of haplotypic diversity and moderate to high genetic differentiation, with 20% of the expected genetic diversity found at the interpopulation level. Moreover, a high and significant correlation between genetic and geographic distances among populations was found, suggesting isolation by distance of the sampled populations. Although the occurrence of the sexual stage of this fungus remained unclear in field populations, five of the six populations were at gametic equilibrium for RAPD loci, suggesting the occurrence of recombination episodes in Septoria musiva populations. Overall, S. musiva appears to consist of differentiated subpopulations, with both asexual and sexual recombination contributing to the local level of genetic structure.