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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

利用RNA介导的抗病性获得抗2种病毒的转基因烟草

 RNA介导的病毒抗性(RMVR)是近年发展起来的一种新的植物抗病毒基因工程策略,具有抗病性强、抗性持久、生物安全性高等特点。利用该策略培育多抗病毒植株具有广阔的应用前景和重要的实践意义。本研究将非翻译的马铃薯X病毒的衣壳蛋白(PVX-CP)基因和非翻译的马铃薯Y病毒的衣壳蛋白(PVY-CP)基因组成嵌合基因,构建植物表达载体pROKXY,利用农杆菌介导法转化烟草NC89,获得6株对PVX和PVY的混合侵染表现为免疫的转基因植株。分子分析表明,这种抗性为RNA介导的病毒抗性。这一研究结果为利用RMVR进行植物多抗病毒育种提供了重要数据和资料。     

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。     

马铃薯Y病毒HC-Pro第182位赖氨酸残基参与引起烟草叶脉坏死

马铃薯Y病毒(potato virus Y,PVY)是侵染烟草的最重要病毒之一.不同PVY株系侵染烟草可引起不同症状,有些PVY株系可引起烟草叶脉坏死,严重影响烟草的产量和品质.PVY A12分离物属于NTN-NW株系,但侵染珊西烟(Nicoti-ana tabacum cv.Xanthi)不能引起叶脉坏死.分析发现,...     

转基因烟草中PVYN CP基因沉默及其介导的抗病性受温度的调控

 本研究以转不可翻译的马铃薯Y病毒坏死株系外壳蛋白基因(PVY^N CP)烟草的T₃代植株为材料,在获得高度抗病植株并证明转基因植株的抗病性是由RNA沉默介导的基础上,采用Northern杂交及ELISA检测病毒的方法,分析了温度对转基因烟草中RNA沉默以及转基因植株抗病水平的影响。结果表明,低温可以改变转基因植株中已发生的RNA沉默和转基因植株的抗病状态。在15℃低温下生长的转基因植株,转基因产生的RNA沉默被抑制,转基因植株失去了对PVY^N高度抗病的特性,表现感病症状;而在25℃或以上高温(30℃、35℃)下生长的转基因植株,转基因产生的RNA沉默没有发生被抑制的现象,转基因植株对PVY^N病毒的侵染仍保持高度抗病性。     

马铃薯Y病毒CP基因的原核表达及免疫金标试纸条的研制

选取马铃薯Y病毒（potato virus Y,PVY）代表株（NC＿001616.1）外壳蛋白基因37～281区间,采用化学合成方法合成目标序列,将其连接到原核表达载体pET-32a（+）,并转化至大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导表达出45 kDa融合蛋白,回收后免疫日本大耳白兔制备抗血清。Western Blot分析多克隆抗体特异性良好,后制备25 nm胶体金,标记PVY CP37-281多克隆抗体,制备胶体金免疫层析试纸条。结果表明,试纸条能在15 min内检出PVY,PVY病株汁液检测稀释限度可达106倍（W/V）,使用常见复合侵染烟草检测,未出现交叉反应。由此可知,该试纸条操作简便,反应灵敏特异,适用于田间一线及种薯生产中马铃薯Y病毒的检测。     

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。     

我国北方稻区水稻条纹病毒分子变异和水稻品种抗病性分析

为了明确我国北方稻区水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)群体的分子变异和水稻品种的抗性情况,测定了2004年和2005年从我国6省9个地区采集的34个RSV分离物的外壳蛋白(coat protein,CP)基因的序列,并对其进行了分析,同时用强致病性江苏分离物(RSV-JS)对河南、安徽、山东、河北等省的25个推广品种进行了抗性研究。结果表明,供试RSV分离物间的核苷酸序列一致性和氨基酸序列的一致性分别在93.9%～100%和96.3%～100.0%之间。根据CP基因核苷酸序列一致性,所有分离物可以分为2组。云南4个分离物为一组,其余为一组。在第2组中各分离物CP基因的核苷酸序列和氨基酸序列的一致性与地域无必然联系。且在2年之内,RSVCP基因变异不大。抗病性鉴定表明同一分离物在不同水稻品种上表现不同症状。表现高抗(HR)的品种占供试品种的24%;60%以上的品种表现为感病,且不同水稻品种上表现不同症状。因此,我国北方稻区RSV的CP基因非常保守,但同一分离物在不同水稻品种上可能表现不同症状,不同水稻品种对RSV抗性有显著差异。这些结果为我国北方稻区水稻条纹叶枯病防治和抗病毒基因工程提供了理论依据。     

Prevention of virus epidemics by a crop-free period in the arava region of Israel

In the isolated Arava region of Israel, virus epidemics in vegetables were avoided by enforcing a crop-free period of one month during June-July. It was found that the cultivated crops are the major reservoir of viruses, and that during these months the insect vector population and the natural virus sources are low. Therefore, a one-month crop-free period was declared during June-July, and since its enforcement in 1986, no economic damage caused by insect-borne viruses has been recorded. Contribution from the Agricultural Research Organization. No. 2323-E, 1997 series     

Mutations of the ALS gene endowing resistance to ALS-inhibiting herbicides in Lolium rigidum populations

BACKGROUND: In the important grass weed Lolium rigidum (Gaud.), resistance to ALS‐inhibiting herbicides has evolved widely in Australia. The authors have previously characterised the biochemical basis of ALS herbicide resistance in a number of L. rigidum biotypes and established that resistance can be due to a resistant ALS and/or enhanced herbicide metabolism. The purpose of this study was to identify specific resistance‐endowing ALS gene mutation(s) in four resistant populations and to develop PCR‐based molecular markers. RESULTS: Six resistance‐conferring ALS mutations were identified: Pro‐197‐Ala, Pro‐197‐Arg, Pro‐197‐Gln, Pro‐197‐Leu, Pro‐197‐Ser and Trp‐574‐Leu. All six mutations were found in one population (WLR1). Each Pro‐197 mutation conferred resistance to the sulfonylurea (SU) herbicide sulfometuron, whereas the Trp‐574‐Leu mutation conferred resistance to both sulfometuron and the imidazolinone (IMS) herbicide imazapyr. A derived cleaved amplified polymorphic sequences (dCAPS) marker was developed for detecting resistance mutations at Pro‐197. Furthermore, cleaved amplified polymorphic sequences (CAPS) markers were developed for detecting each of the six mutant resistant alleles. Using these markers, the authors revealed diverse ALS‐resistant alleles and genotypes in these populations and related them directly to phenotypic resistance to ALS‐inhibiting herbicides. CONCLUSION: This study established the existence of a diversity of ALS gene mutations endowing resistance in L. rigidum populations: 1–6 different mutations were found within single populations. At field herbicide rates, resistance profiles were determined more by the specific mutation than by whether plants were homo‐ or heterozygous for the mutation. Copyright © 2008 Society of Chemical Industry     

An intron in the cytochrome b gene of Monilinia fructicola mitigates the risk of resistance development to QoI fungicides

BACKGROUND: The cytochrome b (Cyt b) gene is a key genetic determinant for quinone outside inhibitor (QoI) fungicide resistance in plant pathogenic fungi. A mutation at amino acid position G143 can cause qualitative resistance unless it is part of the recognition site for a self‐splicing intron. The objective of this study was to clone and sequence the Cyt b gene from Monilinia fructicola (Wint.) Honey, the causal agent of brown rot of stone fruits, and to assess the risk for the development of a mutation at position 143. RESULTS: The Cyt b gene of M. fructicola was 11 927 bp in size and contained seven introns located at cDNA positions (5′–3′) 204, 395, 430, 491, 507, 780 and 812 with sizes of 1592, 1318, 1166, 1252, 1065, 2131 and 2227 bp respectively. Sequence analysis revealed that the above‐mentioned 1166 bp intron, a self‐splicing group I intron, was located just downstream of the G143 codon. The Cyt b gene region covering the G143 location and the adjacent 1166 bp intron was PCR amplified and sequenced from Chinese and US isolates, indicating that the intron may be omnipresent in M. fructicola. CONCLUSION: This is the first complete Cyt b gene sequence published for M. fructicola or any other Monilinia species, forming the basis for molecular analysis of QoI fungicide resistance. Sequence analysis revealed that the G143A mutation responsible for high levels of QoI fungicide resistance in many plant pathogenic fungi may not develop in M. fructicola unless genotypes emerge that lack the 1166 bp intron. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry