瞬时表达靶向TMV外壳蛋白基因的siRNA能干扰病毒侵染

 RNA干扰(RNA interference,RNAi)是与内源性mRNA编码区某段序列同源的双链RNA导入细胞后,该mRNA发生特异性降解,从而导致该基因表达沉默的现象。小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)作为RNAi途径的重要中介,已被广泛应用于动、植物抗病毒治疗研究。本文以烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)外壳蛋白基因为靶位,设计合成表达小干扰RNA的寡核苷酸,亚克隆到植物双元表达载体pBI121中,直接转化根癌农杆菌。通过根癌农杆菌介导的瞬时表达法,研究了同源于TMV外壳蛋白的siRNA对TMV侵染的干扰作用。结果表明,瞬时表达的siRNA能够特异性干扰TMV侵染。含有重组表达载体pBI121/siRNA的根癌农杆菌渗入普通烟植株,在TMV接种后14d其上部叶片没有表现典型的花叶症状。对这些叶片进行Northern杂交试验也没有检测到TMV病毒的RNA积累或仅有很少量的积累。在枯斑寄主心叶烟上,siRNA的瞬时表达可使TMV侵染后的枯斑数明显减少,甚至不产生枯斑。此外,同源于TMV外壳蛋白的siRNA瞬时表达对非同源的黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)没有抑制作用,表明siRNA的干扰作用具有高度的同源依赖性。     

生防菌Ba33抑制烟草花叶病毒RNA在叶片内积累的研究

采用realtime quantitative PCR方法测定了Ba33胞外蛋白对烟草花叶病毒RNA在叶片内积累的抑制作用,结果显示:与接种TMV+PBS对照相比,Ba33蛋白与TMV混合接种、接种TMV前24h喷雾Ba33蛋白及接种TMV后6h喷雾Ba33蛋白,均能显著抑制叶片内RNA积累,其中以接种前24h喷雾Ba33蛋白抑制效果最好。     

基于RNA干扰的生物农药的发展现状与展望

RNA干扰又称转录后基因沉默,是一种能有效沉默或抑制目标基因表达的新兴基因工程技术。基于RNA干扰的生物农药被认为是未来植保领域的颠覆性技术,将极大改变人类防治农业病、虫、草等有害生物的思路和策略。本文我们简单回顾了RNA干扰的基本作用机制和发展历程,全面总结了RNAi生物农药的研究水平和应用现状,深入分析了RNAi生物农药发展面临的机遇和挑战,以及未来的发展前景。以期为我国RNAi生物农药的研发提供参考。     

转录后基因沉默

 转录后基因沉默(PTGS)普遍存在于生物界,如植物的共抑制、源于病原的RNA介导的病毒抗性、真菌的基因沉默和动物的RNA干扰等。这类现象有许多共同特点,如都是以向细胞内引入核酸(转基因、双链RNA或病毒RNA)为诱因,依赖RNA的RNA聚合酶(RdRP)活性与基因沉默密切相关,在发生基因沉默的细胞中大多存在特定长度的小分子RNA (21~25 nt),PTGS导致细胞质内mRNA的特异性降解,不同生物的PTGS相关基因及产物具有很高的相似性,基因沉默能够在细胞间传播并能以表型遗传的方式传递给下一代等。这说明各种生物的转录后基因沉默可能有相似的遗传起源,是一种抵抗外来核酸(如病毒和转座子)入侵的共同的防御机制     

RNA干扰及其在水稻抗病毒基因工程中的应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一种基因沉默机制。RNAi作为新兴的基因阻断技术具有明显的优势,已被广泛应用到动植物功能基因组和植物抗病研究中。在抗病毒研究中,人为地将与病毒或宿主基因同源的双链RNA分子导入转基因植株,引起与其同源的基因发生沉默,达到抗病毒的作用。本文主要综述了RNA干扰的相关知识以及在水稻抗病毒基因工程研究中的应用进展。     

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。     

应用实时荧光定量RT-PCR检测几种食用菌蛋白抗烟草花叶病毒的活性

根据烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)外壳蛋白(CP)RNA的特异性序列设计TaqMan荧光探针及其引物,利用实时荧光定量RT-PCR检测食用菌蛋白抗TMV的活性。经食用菌蛋白处理后,TMV病毒汁液中TMV的RNA浓度下降了22.02%~87.93%,传统生物学测定的食用菌蛋白抗TMV的平均枯斑抑制率为10.88%～83.97%;相关性分析表明,实时荧光定量RT-PCR测定的病毒RNA浓度的下降与传统生物学方法测定的平均枯斑抑制率之间呈正相关(r=0.818 8),具有较好的一致性。利用实时荧光定量RT-PCR检测蛋白抗烟草花叶病毒活性的方法,具有特异性好、快速、简便、重复性高的特点,适合于蛋白抗烟草花叶病毒活性的痕量快速高效检测。     

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。     

黄瓜感染枯萎病后病理组织学的研究

 用病毒RNA (TMV RNA),寄主mRNA (烟草mRNA)及植物核糖体,建立了离体核酸核糖体反应体系及分析监测方法。测定了TMV RNA,mRNA与核糖体结合的饱含量及竞争系数。将此体系用于筛选植物病毒病选择性治疗药剂,并用原生质体,整株植物进行生测,检测离体筛选结果,测定了分子结构不同的抗病毒药物的选择性常数,分析了离体试验,原生质体试验及整株试验中的药物筛选阈值。     

植物激活蛋白对烟草花叶病毒RNA复制及外壳蛋白合成的抑制作用

研究了植物激活蛋白对烟草花叶病毒RNA及外壳蛋白的抑制作用。结果表明，烟草经植物激活蛋白处理后，植株体内烟草花叶病毒RNA含量比对照降低28％；用ELISA和Western方法检测烟草花叶病毒外壳蛋白的含量，处理分别比对照减少20．7％和25．0％。植物激活蛋白显著干扰烟草花叶病毒外壳蛋白的体外聚合过程，22—37％条件下其干扰作用达显著水平。     

利用siRNA高通量测序技术检测烟草病毒

<正>烟草是我国的主要经济作物之一,病毒病是烟草生产上的重要病害。常见的烟草病毒主要有马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)、烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)、烟草脉带花叶病毒(Tobacco vein banding mosaic virus,TVMBV)等[1]。此外,近年来在烟草上还发生一些新的病毒病害,如南美红辣椒脉斑驳病毒(Chilli veinal mottle virus,ChiVMV)[2]、番茄环纹斑点病毒(Tomato zonate spot virus,ZTSV)[3]和番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt virus,TSWV)[4]。这些病毒     

植物病毒病选择性治疗药剂的筛选研究

 超氧自由基(O₂^·-)清除剂甘露醇和抗坏血酸在离体条件下对稻瘟菌丝生长有一定抑制作用,但它们施用到水稻上后却会加重稻瘟病的发生。O₂^·-清除剂对烯丙异表现拮抗作用。经烯丙异处理的水稻幼苗接种稻瘟菌后能刺激O₂^·-的产生。外源H₂O₂和超氧自由基对稻瘟病菌和水稻细胞有直接毒害。本研究表明:烯丙异刺激水稻体内产生的O₂^·-在药剂诱导水稻对稻瘟病抗性反应中发挥作用。     

荧光假单胞菌CZ菌株定殖及抗病毒活性研究

荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens CZ能分泌包括碱性磷酸酶在内的抗病毒蛋白抑制烟草花叶病毒Tobacco mosaic virus(TMV)侵染?本文利用抗生素利福平逐级诱导获得抗药性标记菌株CZ-rif, 生测试验显示:野生型和抗药型菌株的发酵上清和粗蛋白液对TMV的体外钝化效果均大于90%, 无显著差异?灭菌和非灭菌的根际土拌CZ-rif菌液后盆栽烟苗, 取根际土在含抗生素的平板上检测定殖菌量, 结果显示, CZ-rif能够在烟株根际土壤中有效定殖, 第31天在灭菌土中的定殖菌量为4.3×104 cfu/g, 显著大于在非灭菌土中的定殖菌量6×103 cfu/g, 在叶面上的定殖菌量显著低于根际土壤?叶面喷施CZ-rif菌液后24 h接种病毒, 对TMV-GFP的预防效果为45.85%?田间试验中喷淋菌株发酵稀释液, 对烟草花叶病毒病的防效为42.02%?此外, 水培试验显示生防菌发酵液对烟草幼苗具有促生作用?总之, 荧光假单胞菌CZ能在烟草根际定殖和促进植株生长, 叶面喷施能钝化TMV并抑制其初侵染, 可以研发防治病毒病害的生物制剂?     

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。     

油菜花叶病毒15号和菸花叶病毒间干扰作用的研究

 TMV与YMV₁₅在系统感染寄主——菸(Nicotiana tabacum)上的相互干扰作用是很微弱的。同时接种二病毒时,在感染的早期(接种后2-3天) YMV₁₅占优势,在此时间以后TMV的浓度就超过YMV₁₅。二病毒以相同的侵染力同时接种心叶菸(Nicotiana glutinosa)时,则大部分的局部斑点是由YMV₁₅形成的。上述结果表明,YMV₁₅竞争侵染点的能力较TMV为大。试验并证明完整的YMV₁₅及其蛋白都能干扰TMV侵染菜豆(Phaseoluss vulgaris),因而这种干扰似决定于病毒蛋白质部分对于侵染点附着的特异性。     

Genetic aspects of polyacrylic-acid-induced resistance to tobacco mosaic virus and tobacco necrosis virus in Nicotiana plants

Among the Nicotiana tabacum cultivars and hybrids tested, polyacrylic acid (PAA) only induced resistance to tobacco mosaic virus (TMV) and tobacco necrosis virus (TNV) in the cultivars Xanthi-nc (NN) and Xanthi (nn) respectively. This varietal response to the PAA treatment could be sexually transmitted. The complete genetic analysis of the inheritance of the PAA response is reported for the first time, demonstrating that the response is a dominant character with a Mendelian segregation which occurs independently of either the N gene responsible for resistance to TMV or the PRb-protein genes. Possible relationships between the N gene, the gene for the PAA response and the PRb genes are discussed.     

烟草品种对烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒的抗性鉴定

 2010-2011年采用大田人工接种鉴定的方法,对生产中大面积推广使用的24份烟草品种进行了烟草花叶病毒（TMV）和黄瓜花叶病毒（CMV）的抗性鉴定。结果表明,供试品种对TMV和CMV的抗病性存在较大差异,对TMV表现抗病的有Coker86、吉烟5号、Coker176、CV87、辽烟8号、CV91、中烟90等7份材料;表现中抗的有秦烟98、双抗70、C151等3份材料;表现中感的有秦烟96、G80、金星6007、龙江981、K326、秦烟201、NC89等7份材料;表现感病的有G28、云烟97、净叶黄、红花大金元、RG11、云烟85、云烟87等7份材料。对CMV表现抗病的有Coker86、龙江981、C151、秦烟201、云烟87等5份材料;表现中抗的材料是金星6007;表现中感的有CV91、RG11、Coker176、中烟90、K326、红花大金元、净叶黄、G80、G28等9份材料;表现感病的有秦烟98、云烟85、秦烟96、NC89、双抗70、云烟97、CV87、辽烟8号、吉烟5号等9份材料。其中兼抗TMV和CMV两种病毒病的材料有2份,分别是Coker86和C151。同时研究还发现,抗病性不同的烟草品种在受到病毒危害以后,对烟叶的产量和品质的影响也不同。明确了中国24个烟草品种的抗病性水平,为抗病品种的利用与品种合理布局提供科学依据,同时为烟草抗病毒病育种的亲本选择提供抗源信息。