双生病毒——一类值得重视的植物病毒

 双生病毒是世界范围内广泛发生的一类植物单链DNA病毒,已在多种作物上引起严重危害。重组是导致双生病毒变异和病害流行的重要原因。近年来,在单组份双生病毒中发现有新型卫星DNA分子——DNAβ,DNAβ是病毒致病所必需的。本文就双生病毒的危害性、病毒的重组、DNAβ的发现及与致病性的关系、双生病毒与伴随的小分子DNA形成病害复合体、双生病毒DNA-A和小分子DNA的进化关系等问题进行了简要评述。     

棉花曲叶病研究进展

 棉花曲叶病(Cotton leaf curl disease,CLCuD)是棉花上的重要病害,在巴基斯坦和印度已造成严重危害。已发现7种双生病毒与亚洲和非洲发生的CLCuD相关,在田间这些双生病毒常复合侵染且病毒基因组重组现象较为普遍。CLCuD伴随不同类型的小分子DNA,其中新型卫星DNA分子——DNAβ与CLCuD致病性紧密相关,是诱导田间典型症状所必需的。重组导致CLCuD的病毒多样化,而DNAβ分子能与不同双生病毒互作,这可能是引起CLCuD流行的重要原因。本文介绍了CLCuD的分布与危害、病害病原致病因子的发现及CLCuD病害复合体各组份之间的互作、病毒及小分子DNA的变异与进化关系、病害流行及防治等方面的研究进展。     

四川米易赛葵上粉虱传双生病毒的分子鉴定及复合侵染检测

为了明确四川米易赛葵上的双生病毒种类及复合侵染情况,基于滚环扩增PCR（RCA-PCR）技术,利用双生病毒DNA-A、DNA-B及卫星DNA的通用引物对四川米易表现黄脉症状的12个赛葵样品进行了检测,并对其序列进行分析。双生病毒的检出率高达92%;共检出云南赛葵黄脉病毒（Malvastrum yellow vein Yunnan virus,MYVYNV）、赛葵黄脉病毒（Malvastrum yellow vein virus,MYVV）及中国番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl China virus,TYLCCNV）等3种双生病毒,复合侵染率高达67%;11个阳性样品中共检测到两类卫星DNAβ分子,分别与MYVYNV伴随的DNAβ（MYVYNB-[Y160],98.4%～98.7%）和MYVV伴随的DNAβ（MYVB-[Y197],98.5%～98.7%）的序列相似性最高;未扩增到DNA-B及DNAα分子。表明病毒DNA-A与卫星DNAβ以病害复合体形式存在,且DNAβ可伴随异源辅助病毒。     

2种单组份双生病毒与异源卫星DNA的互作

 烟草曲茎病毒(Tobacco curly shoot virus,TbCSV) Y35分离物(Y35)和中国番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl China virus,TYLCCNV) Y10分离物(Y10)是从云南烟草上分离的2种单组份双生病毒,分别伴随卫星DNAβ(Y35β及Y10β)分子。将Y35和Y10分别伴随其同源或异源卫星(Y35β或Y10β)接种本氏烟和心叶烟,症状观察表明,无论Y10还是Y35伴随异源卫星DNAβ时引起的症状均与其伴随同源DNAβ引起的症状明显不同,且Y10β伴随Y35致病性最强。Southern印迹结果表明,Y10β及Y35β均可被异源辅助病毒稳定复制,但其复制水平明显低于伴随同源病毒时的水平,且植株中病毒和卫星的积累量并不完全与症状严重程度直接相关。     

胜红蓟上一种与双生病毒伴随的重组β卫星分子的鉴定

双生病毒是一类在全球范围内危害严重的单链环状DNA病毒。本研究从2017年采自云南的胜红蓟样品中(YN2017)获得了一条菜豆金色花叶病毒属病毒和一条β卫星的全基因组序列。该双生病毒的全长序列与烟草曲茎病毒的相似性最高,为99.60%,确定为烟草曲茎病毒的分离物。YN2017β卫星与中国胜红蓟黄脉β卫星的同源性最高,为90.8%。进一步分析发现,该β卫星的卫星保守区域(SCR)至富含腺嘌呤区(A-rich区)之间约1 kb的序列与中国胜红蓟黄脉β卫星相应序列的相似性高达97.2%;其包含的A-rich区上游与SCR之间约300 bp的序列与中国胜红蓟黄脉β卫星相应序列的相似性仅为70.2%,而与烟草曲茎β卫星相应序列的相似性最高,为97.3%。重组分析发现,所分离的β卫星是由中国胜红蓟黄脉β卫星和烟草曲茎β卫星重组产生。这是首次在中国发现由不同的β卫星重组产生的β卫星分子。     

B型烟粉虱携带传播烟草曲茎病毒的能力

B型烟粉虱近20年来入侵许多国家和地区,已成为重要的世界性作物害虫,其主要危害方式之一是传播双生病毒,造成作物病毒病大发生.应用PCR技术,研究了入侵我国的B型烟粉虱个体获取、存留及传播烟草曲茎病毒（Tobacco curly shoot virus,TbCSV）的能力.B型烟粉虱在感染TbCSV的普通烟毒株上饲毒30 min时,就可在40%的个体内检测到TbCSV DNA,个体带毒率随饲毒时间延长而增加,饲毒12 h后,带毒率达100%;TbCSV DNA在B型烟粉虱体内可存留10天左右,但不能终身存留;传毒处理植株的发病症状及PCR检测结果表明,B型烟粉虱是TbCSV的传播媒介.     

云南省烟草上双生病毒的发生与分布

 已报道云南省烟草曲叶病(Tobacco leaf curl disease, TLCD)由3种菜豆金色花叶病毒属(Begomovirus)的双生病毒引起。它们是烟草曲茎病毒(Tobacco curly shoot virus, TbCSV)、云南烟草曲叶病毒(Tobacco leaf curl Yunnan virus, TbLCYNV)和中国番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl China virus, TYLCCNV)。为了了解这3种病毒的分布, 2000~2005年, 从云南省4个市(州)采集了109个烟草曲叶病样品, 利用3种病毒的特异引物对采集样品进行了PCR检测。从保山市的烟草曲叶病样品中检测到3种病毒, 并且存在TbCSV+TbLCYNV、TbCSV+TYLCCNV和TbCSV+TbLYNV+TYLCCNV的复合侵染, 从大理州、文山州和红河州的烟草曲叶病样品中仅检测到TYLCCNV。对39个分离物部分序列的系统进化分析结果表明, 病毒分离物依据病毒种类和地理位置聚成几簇。对烟草曲叶病的流行和病害控制策略进行了讨论。     

江苏朱槿上分离到的木尔坦棉花曲叶病毒基因组结构特征分析

 2012年5月,江苏南京朱槿上出现一种新的病毒病害,病株表现明显的叶片上卷、叶脉肿大、叶背伴有耳突、植株矮缩等症状。根据其症状及介体发生状况,对其伴随的病毒种类进行研究,结果发现采集的46份典型症状样品体内均可以检测到粉虱传双生病毒,对其基因组DNA-A组分克隆测序后发现其全长2 736 bp,编码6个ORF,BLAST分析显示该病毒与木尔坦棉花曲叶病毒同源性最高(99.9%),是木尔坦棉花曲叶病毒的一个分离物。病样中同时还检测到伴随DNAβ卫星分子,测序结果显示该卫星全长1 346 bp,编码1个ORF,BLAST及聚类分析结果显示该β卫星与木尔坦棉花曲叶病毒β卫星同源性最高(99.7%),为木尔坦棉花曲叶病毒β卫星的一个分离物。这是木尔坦棉花曲叶病毒首次在长江流域的报道。     

伴随卫星分子的两种单组分双生病毒TbCSV和TYLCCNV之间的拮抗互作

为明确烟草曲茎病毒(Tobacco curly shoot virus,TbCSV)和中国番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leafcurl China virus,TYLCCNV)在不同寄主中的相互作用,将含有TbCSV分离物Y35(Y35)和TYLCCNV分离物Y10(Y10)及伴随卫星DNAβ(Y35β或Y10β)侵染性克隆的农杆菌按不同组合接种本氏烟和心叶烟,定期观察植株症状。结果表明,当Y10和Y35同时伴随Y10β或Y35β时,接种植株60天后,在本氏烟中引起的曲叶症状减轻,而在心叶烟中曲叶症状减轻的现象在侵染早期较明显,且植株表现的症状与Y35+Y10β或Y35+Y35β引起的症状相似。PCR及Southern印迹检测结果显示,在本氏烟植株中,两种病毒及卫星在整个侵染过程中均能复制,且Y10和Y35的复制水平在侵染后期均降低。在接种后15天的心叶烟植株中能检测到所有DNA组分,但接种100天后在这些植株中均不能检测到Y10的复制,而Y35的复制水平与单独伴随卫星相比差异不大。表明TbCSV与TYLCCNV在症状形成和复制水平上存在拮抗互作,且这种拮抗作用随寄主不同表现各异。     

侵染曼陀罗的中国番茄黄化曲叶病毒及其卫星DNAβ全基因组结构特征

 从云南大理曼陀罗上采集到病毒分离物YN72,症状表现为叶脉增厚、叶片褪绿、植株矮化。全序列测定表明,YN72DNA-A全长2739个核苷酸。基因组比较发现,YN72DNA-A与中国番茄黄化曲叶病毒分离物(TYLCCNV-[Y43])同源性最高(93.4%),与中国番茄黄化曲叶病毒烟草分离物(TYLCCNV-[Y5])的同源性次之(92.9%),而与亚洲地区的其它双生病毒的同源性均在90%以下,表明曼陀罗中的分离物YN72是TYLCCNV的1个分离物。利用WTGs卫星分子DNAβ的特异性引物beta01和beta02,在YN72中PCR扩增到DNAβ分子。序列分析表明,YN7213全长1335个核苷酸,在其互补链上编码1个有功能的ORF(C1)。YN72β的全序列与TYLCCNV分离物卫星分子Beanβ和Y297β的同源性最高,分别为99.8%和99.3%;与其它所比较的DNAβ的同源性均低于80.6%。系统进化树研究表明,YN72卫星分子DNAβ与其辅助病毒是共同进化的。     

中国番木瓜曲叶病毒南宁分离物的基因组结构特征

 从广西南宁田间表现曲叶症状的番木瓜植株上分离到病毒分离物G4,经三抗体夹心ELISA (TAS-ELISA)检测,G4与粉虱传双生病毒的抗体呈阳性反应。对G4 DNA-A全序列测定和分析表明,G4 DNA-A全长2 748个核苷酸,共编码6个ORFs。同源性比较及系统进化关系分析表明,G4 DNA-A与在亚洲发现的粉虱传双生病毒关系较近,其中与我国报道的中国番木瓜曲叶病毒(PaLCuCNV)同源性最高,达到98.0%。进一步比较发现,G4 DNA-A编码的AV1、AV2、AC1、AC2、AC3和AC4与PaLCuCNV相应ORFs的氨基酸同源性分别为98.4%、95.7%、97.5%、97.8%、94.1%和94.6%,表明G4应属于PaLCuCNV的一个分离物。G4编码的ORFs与中国胜红蓟黄脉病毒(AYVCNV)、辣椒曲叶病毒(PepLCV)及烟草曲茎病毒(TbCSV)有较高的氨基酸同源性,可能起源于共同的祖先。利用DNA-B及卫星DNAβ的保守引物均未能从G4分离物中扩增出相应的组分。     

甘蔗黄叶病及其病原分子生物学研究进展

甘蔗黄叶病是由甘蔗黄叶病毒(Sugarcane yellow leaf virus,SCYLV)引起的一种病毒病害,在全球主要甘蔗种植国家或地区普遍发生,危害日益严重。SCYLV经甘蔗蚜虫以持久性方式传播,在寄主植株内主要侵染韧皮部组织。该病毒起源于黄症病毒科属间基因重组,被国际病毒分类命名委员会确认为黄症病毒科马铃薯卷叶病毒属成员。文章综述了甘蔗黄叶病毒生物学特征、病害发生和危害、病原鉴定和检测、分子进化和遗传多样性、基因组结构和基因功能以及抗病转基因等方面研究进展,并对甘蔗黄叶病抗病育种和防治措施作了讨论。     

一种侵染薇甘菊的中国胜红蓟黄脉病毒DNA-A基因组特征及重组分析

为明确采集自我国广西壮族自治区玉林市博白县的疑似为双生病毒侵染并表现叶片黄脉症状薇甘菊的病原物及其基因组分子特征，利用双生病毒DNA-A通用引物SPG1/SPG2和特异性引物WGJ-F/WGJ-R扩增获得病毒基因组，利用β卫星通用引物检测卫星病毒，使用Vector NTI Advance 11.5.1软件进行序列拼接，运用MEGA 7.0和RDP 3.44软件进行系统发育树的构建和重组分析。结果表明：引起薇甘菊叶片黄脉症状的病原物为中国胜红蓟黄脉病毒（Ageratum yellow vein China virus，AYVCNV），该分离物命名为AYVCNV_WGJ，GenBank登录号为MK880139，但未扩增得到β卫星。该病毒DNA-A基因组全长为2 755 bp，含有6个开放阅读框。AYVCNV-WGJ分离物与AYVCNV鳢肠Eclipta prostrata分离物（GenBank登录号MN218667）的核苷酸序列同源性最高，为90.1%，其中AC4编码的蛋白变异较大。重组结果分析显示AYVCNV_WGJ分离物是由AYVCNV-Tomato分离物（GenBank登录号KU954388）和1个未知病毒（GenBank登录号EU487047）重组得到，重组区域为其基因组2 046~2 612 bp区域。     

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。     

高通量测序技术在鉴定木本植物双生病毒中的应用

高通量测序技术(next-generation sequencing,NGS)平台提供了一种高效、快速、低成本、深度测序DNA的解决方案,2009年该技术开始被应用于植物病毒学领域,包括新病毒的发现,病害病原的鉴定,病毒基因组多样性及进化的研究,显著加快了植物病毒学的发展进程。迄今,应用高通量测序技术已经成功鉴定了上百种新的植物病毒和类病毒。双生病毒是一类对多种作物造成毁灭性危害的DNA病毒,多发生于草本作物。然而利用高通量测序技术,从柑橘、葡萄、苹果和桑树等多种多年生木本植物中检测到了新的双生病毒,显示出了高通量测序技术所独有的、传统检测技术所不具备的优势。本文围绕高通量测度技术在植物病毒学领域的应用进行概述,重点阐述NGS用于检测木本植物双生病毒的几个实例。     

短小芽胞杆菌抑菌相关基因的高效克隆

为有效挖掘生防短小芽胞杆菌Bacillus pumilus的抑菌相关基因,对DX01菌株进行了Solexa基因组扫描,并选取其中2个代表性基因TasA和Surf2,以DX01基因组DNA为模板,采用PCR方法对其进行克隆、序列比对及系统进化分析。结果表明,DX01菌株共得到4 267个基因,有3 145个具有明确生物学功能的蛋白。其中,与短小芽胞杆菌抑菌活性相关的基因（簇）有84个,包括2个细菌防御酶基因、2个细菌生物膜形成相关基因、1个信号转导基因、27个细胞壁降解或水解酶基因、15个抗生素合成或转运基因、4个抑菌蛋白基因、1个次生代谢物合成基因簇及32个细菌鞭毛生物合成与调控相关基因。TasA基因在芽胞杆菌属细菌中具有高度的保守性,各同源基因的序列相似性在92%以上;而Surf2基因的同源基因在该属细菌中具有一定的变异性,有的序列相似性低至73%。     

番茄黄化曲叶病毒的鉴定与群体进化分析

番茄黄化曲叶病(tomato yellow leaf curl disease,TYLCD)是番茄上的重要病害,可由多种双生病毒引起。为了明确北京地区番茄黄化曲叶病的病毒种类和病毒基因组变异情况,本研究收集了51个采自北京不同区县的病毒疑似样品,进行了双生病毒的检测及分离物的基因组分析。经双生病毒简并引物检测25个样品呈阳性;扩增获得10个代表性分离物的全基因组,大小均为2 781bp,共含有6个开放阅读框;经比对,10个分离物与Tomato yellow leaf curl virus-Israel(TYLCV-IL)同源率大于99%;基于我国TYLCV分离物全基因组序列的变异分析表明,TYLCV在进化上比较保守,整个基因组上的变异是不均匀的;系统发育树显示我国TYLCV分离物在进化树上可分为3个组群,分析了我国TYLCV群体进化情况。     

棉铃虫C型凝集素抑制多角体病毒体内增殖

为探究C型凝集素（C-type lectin）在病毒传播中的可能作用,采用半定量RT-PCR法检测了棉铃虫Helicoverpa armigera不同C型凝集素在核型多角体病毒（nuclearpolyhedrosis virus,NPV）感染后的表达变化,并通过real-time qPCR和RNA干扰技术研究了NPV在棉铃虫体内的增殖状况及对棉铃虫致死率的影响。结果显示,在感染NPV后,棉铃虫血细胞C型凝集素Ha-lectin1和Ha-lectin5基因表达变化明显,其中Ha-lectin1在血细胞和脂肪体中的表达显著上调;注射dsRNA后,Ha-lectin1基因相对于actin的表达量均值由0.19下降到0.04,下降幅度达79%,显示Ha-lectin1基因被成功干扰。随着Ha-lectin1基因的沉默,病毒滴度由0.0015快速升高到1.95,棉铃虫的死亡率也随之增加到97.7%。表明C型凝集素能够抑制NPV在棉铃虫体内的增殖。     

水稻条纹病毒胁迫对灰飞虱mucin基因表达量的影响

为分析灰飞虱mucin基因在水稻条纹病毒(Rice stripe virus, RSV)侵染过程中的作用,采用荧光定量PCR的方法分析了RSV 胁迫条件下灰飞虱mucin基因mRNA表达量的变化。饲喂RSV病叶1天和2天时灰飞虱mucin基因的表达量没有明显变化,而在3天和7天时灰飞虱mucin基因的表达量增加了3.60倍和1.97倍。饲喂健康水稻叶片1、2、3和7天后,灰飞虱mucin基因的表达量分别为饲喂前的1.07、1.12、0.78和0.34倍,而饲喂病叶1、2、3和7天后,mucin基因的表达量分别为饲喂前的1.15、1.19、3.19和1.01倍。结果表明,病毒胁迫使灰飞虱体内mucin基因的表达量增加,暗示mucin基因在RSV与灰飞虱互作过程中起着重要作用。     

侵染甘薯的DNA病毒研究进展

甘薯是重要的粮食作物和食品加工及工业原料。我国是世界上最大的甘薯生产国。病毒病是甘薯上的重要病害,目前世界上已报道的侵染甘薯的DNA病毒主要归属于双生病毒科Geminiviridae和花椰菜花叶病毒科Caulimoviridae。近年来,双生病毒等DNA病毒严重影响我国甘薯的产量、品质以及食品加工产业。本文简介了甘薯在我国的重要地位和种植情况;具体介绍了侵染甘薯的菜豆金色花叶病毒属Begomovirus、玉米线条病毒属Mastrevirus及杆状DNA病毒属Badnavirus的病毒特征、分子变异、分类现状和检测方法。结合甘薯生产的实际情况,提出了目前甘薯DNA病毒研究中存在的问题及思考。本文旨在为我国甘薯DNA病毒病的综合防控提供理论依据。