大麦黄矮病毒侵染小麦miRNA鉴定和特征分析

 大麦黄矮病毒(barley yellow dwarf viruses,BYDVs)引起的小麦黄矮病严重威胁我国麦类生产,造成严重经济损失。植物中的miRNA调控植物生长发育、信号转导及对外界压力的反应,通过调控植物抗性基因的表达影响植物与病原物的互作。本研究对感染BYDV-GAV 后3 d、7 d及健康对照的‘小偃6号'小麦样品进行miRNA测序,合并去冗余后分别得到99、96、95个已知的miRNA序列和806、809、1 024个新miRNA序列。对这些miRNA进行差异表达分析,BYDV-GAV侵染后3 d和7 d的小麦样品,与对照相比上调表达的miRNA数量分别为3个和7个,下调表达的为14个和12个。将差异表达的miRNA利用psRNATarget进行靶基因预测,共得到1 254个靶标基因。靶基因的KEGG和GO富集分析,进一步明确了其功能及作用通路。对14个病毒病症状相关的靶基因进行定量分析,结果表明随病毒侵染时间的延长,这些靶基因出现差异性表达,显示miRNA参与了寄主与病毒的互作。研究结果有助于揭示BYDV-GAV与寄主小麦的互作机理。     

感染大麦黄矮病毒的小麦中vsiRNA特征分析

 RNA沉默是植物中一种保守的抗病毒机制,其以大量病毒来源的小干扰RNA(virus-derived small interfering RNAs,vsiRNAs)的产生为标志,病毒在侵染寄主过程中可通过vsiRNAs靶向寄主转录本以对抗这种防御机制。BYDV-GAV引起的小麦黄矮病导致小麦黄化和矮化症状,对小麦生产构成严重威胁。通过深度测序技术,分析了感染BYDV-GAV的感病小麦品种‘小偃6号’中vsiRNAs的特征,共得到11 384个vsiRNAs,并预测到37 784个寄主靶基因。发现来源于BYDV-GAV基因组的正义和反义链的vsiRNAs的数量分布大致相等,在5’末端具有A和C偏好性,长度主要在21nt~22nt。靶基因的功能分析表明这些靶基因参与了广泛的生物学功能,尤其是在寄主-病原物互作中占的比重最大。选取25个参与寄主-病原互作的抗性相关基因进行定量验证,发现接种BYDV-GAV后有15个明显下调,6个上调,4个微弱下调,表明测序结果和靶基因预测可靠。推测BYDV-GAV可以通过vsiRNAs干扰寄主抗性基因表达和信号转导,从而实现对感病寄主的侵染。研究结果对揭示BYDV-GAV与小麦互作的分子机制具有重要意义。     

感染大麦黄矮病毒的小麦中vsiRNA特征分析

 RNA沉默是植物中一种保守的抗病毒机制,其以大量病毒来源的小干扰RNA(virus-derived small interfering RNAs,vsiRNAs)的产生为标志,病毒在侵染寄主过程中可通过vsiRNAs靶向寄主转录本以对抗这种防御机制。BYDV-GAV引起的小麦黄矮病导致小麦黄化和矮化症状,对小麦生产构成严重威胁。通过深度测序技术,分析了感染BYDV-GAV的感病小麦品种‘小偃6号’中vsiRNAs的特征,共得到11 384个vsiRNAs,并预测到37 784个寄主靶基因。发现来源于BYDV-GAV基因组的正义和反义链的vsiRNAs的数量分布大致相等,在5’末端具有A和C偏好性,长度主要在21nt~22nt。靶基因的功能分析表明这些靶基因参与了广泛的生物学功能,尤其是在寄主-病原物互作中占的比重最大。选取25个参与寄主-病原互作的抗性相关基因进行定量验证,发现接种BYDV-GAV后有15个明显下调,6个上调,4个微弱下调,表明测序结果和靶基因预测可靠。推测BYDV-GAV可以通过vsiRNAs干扰寄主抗性基因表达和信号转导,从而实现对感病寄主的侵染。研究结果对揭示BYDV-GAV与小麦互作的分子机制具有重要意义。     

高通量测序鉴定柑橘黄化脉明病毒诱导柠檬差异表达microRNA

 柑橘黄化脉明病毒(Citrus yellow vein clearing virus,CYVCV)是我国新发生的危害柠檬的重要病毒。本研究对接种和未接种CYVCV的柠檬叶片样品进行了高通量小RNA测序,以甜橙基因组作为参考,采用生物信息学软件进行miRNA鉴定和靶基因预测。结果显示CYVCV侵染对13个保守miRNA和12个新鉴定的非保守miRNA的表达具有调控作用,对这些差异表达miRNA的靶基因进行预测和功能分析的结果显示,保守miRNA的靶基因功能在植物逆境反应及光合作用和能量代谢相关通路中具有明显的富集现象,推测与CYVCV侵染柠檬植株及诱导病害症状表现有关,而多数新鉴定的非保守miRNA的靶基因功能未能注释到KEGG通路。采用实时荧光定量PCR对部分miRNA的表达水平进行了分析,结果表明miRNA的表达水平在接种CYVCV后30~90 d呈时间动态变化。研究结果为进一步揭示CYVCV与柠檬互作机制提供了重要信息。     

miRNA在植物病毒基因组中的靶基因预测及分析

microRNA(miRNA)是一类长约22nt的内源性的非编码小RNA,在植物的生长发育和胁迫响应中起重要调控作用。本文通过生物信息学的方法,在miRBase中下载了12种植物的miRNA序列;在DPVweb和VIDE病毒数据库中查找侵染这些植物的病毒,并在NCBI数据库中搜索其基因组序列,共获得173种病毒的基因组序列。用psRNATarget在线软件预测植物miRNA在植物病毒中的靶基因,发现植物miRNA可能参与调控包括聚合蛋白、衣壳蛋白、逆转录酶、复制相关基因、通读蛋白、依赖RNA的RNA聚合酶等多种植物病毒基因的表达。     

人工饲料条件下大麦黄矮病毒GAV株系对麦长管蚜种群适合度的直接影响

植物病毒与介体蚜虫存在复杂的互作关系。前人关于植物病毒对蚜虫调控作用的研究主要集中在植物病毒通过寄主植物对蚜虫的间接影响上,未见植物病毒对介体蚜虫适合度直接调控的报道。鉴于此,我们以麦长管蚜Sitobion miscanthi (Takahashi)为试虫,以其传播的大麦黄矮病毒-GAV(Barley yellow dwarf virus GAV,BYDV-GAV)为测试病毒,以全纯人工饲料加入BYDV-GAV病毒提取液饲养麦长管蚜4 d,使之在不接触寄主植物条件下获毒,然后分别在全纯人工饲料和无毒小麦叶片上继续饲养,直至死亡。利用生命表技术分析麦长管蚜生长发育和繁殖参数。研究结果表明:在无毒小麦叶片饲养条件下,与未获毒对照麦长管蚜相比,获毒后麦长管蚜生活史参数成虫历期和产仔天数显著降低,繁殖力显著增加;种群参数内禀增长率、净繁殖率、周限增长率显著增加,平均世代周期显著降低。在全纯人工饲料条件下,与未获毒对照相比,获毒后麦长管蚜仅成虫历期和产仔天数显著下降,而其他生活史参数及种群参数均无显著差异。说明BYDV-GAV使得介体麦长管蚜在小麦叶片上的适合度显著提高,这是由麦长管蚜与寄主植物互作引起的,而病毒对介体麦长管蚜的适合度无直接调控作用。     

水稻与白叶枯病菌互作的功能基因组学研究

水稻白叶枯病是水稻生产上重要的细菌病害之一。随着水稻和白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo)全基因组序列的完成,该病害己成为植物-病原物互作研究的模式。水稻-Xoo互作涉及到寄主与病原菌因子的时空表达和严密调控。因此,阐明互作基因的表达调控机理,对于全面解析水稻-Xoo互作机制具有重要的科学意义。本文介绍了近年相关工作的研究进展。1Xoo基因鉴别和功能分析1.1Xoo侵染的基因表达谱和分子量化根据Xoo基因组序列信息,自主研制了载有调控基因、致病基因、特有基因以及保守基因特异片段的基因芯片,成功地用于在离体培养、…     

水稻黑条矮缩病毒和水稻条纹叶枯病毒侵染下水稻qRT\|PCR内参基因的筛选

 病毒侵染通常会干扰寄主细胞的生理代谢过程,分析病毒侵染后寄主基因的表达差异,将为病毒与寄主之间的互作研究提供重要的分子基础。实时荧光定量PCR(qRT\|PCR)是目前基因表达分析中应用最广泛的方法之一,选择合适的内参基因对实验进行校正和标准化至关重要。但是,一些常用作内参的看家基因会受到病毒侵染的影响。本研究中,以感染水稻黑条矮缩病毒(Rice black\|streaked dwarf virus,RBSDV)和水稻条纹叶枯病毒(Rice stripe virus,RSV)的水稻总RNA为材料,利用qRT\|PCR技术和3个统计学软件探讨了10个常用内参基因在病毒侵染下的稳定性。结果显示,感染RBSDV和RSV水稻中表达最稳定的都是UBC和β\|TUB。因此,可选用UBC和β\|TUB组合作为分析RBSDV和RSV侵染过程的水稻内参基因。     

小檗NPR1在小麦条锈菌侵染过程中的表达特征

小檗是小麦条锈菌的转主寄主,自然条件下在小檗上进行有性生殖不仅是条锈菌毒性变异的重要途径,也为病害的流行提供了初侵染源。目前条锈菌与小麦互作已经有较为细致深入的研究,而条锈菌与小檗分子互作的研究未见报道。NPR1是植物调控防卫反应的一个关键基因,本研究克隆得到小檗NPR1基因(BhNPR1),并对BhNPR1及其下游病程相关基因的表达模式进行了分析。与小麦NPR1基因受条锈菌夏孢子侵染诱导不同,BhNPR1的表达水平在条锈菌担孢子侵染小檗过程中保持稳定。另外,条锈菌侵染小檗过程中NPR1下游的病程相关基因BhPR5和BvPDF1.2a的表达量变化也不明显,而BhPR1和BhPR2则显著上调表达。这些结果表明BhNPR1及多个病程相关基因不参与对条锈菌的防卫反应,这可能是导致小檗先天免疫缺陷而成为多种锈菌共同的转主寄主。     

用酵母双杂交筛选与南瓜蚜传黄化病毒MP互作的寄主因子

植物病毒编码的移动蛋白(movement protein,MP)介导病毒在寄主体内的移动,研究其与寄主间的分子互作有助于揭示病毒侵染过程中的分子机制。将南瓜蚜传黄化病毒Cucurbit aphid-borne yellows virus(CABYV)MP基因定向克隆到含有DNA结合功能域(DNA-binding domain,BD)载体上,并构建与激活功能域(activation domain,AD)融合表达的西瓜茎叶cDNA文库,然后用MP为诱饵筛选文库寻找与其互作的寄主因子。结果表明,诱饵质粒插入的MP基因可读框和氨基酸序列均正确,对酵母菌株AH109和Y187没有自主激活能力;文库滴度为2.94×106CFU/mL,且大多数插入片段在700bp以上,质量符合筛选要求;经过筛选和共转化回转验证,有48个候选阳性克隆与MP在酵母中互作。测序得到这些克隆的cDNA序列,BLAST分析结果表明,这些克隆共编码12种蛋白。     

灰飞虱传播的一种小麦病毒病鉴定

 在实验室中利用灰飞虱接种小麦时出现一种新的病毒病症状,鉴定表明其病原为大麦黄条点花叶病毒(Barley yellow striate mosaic virus, BYSMV)。采用生物学测定、电镜观察、RT-PCR检测和序列分析的方法,明确了该病毒的粒体特性、危害症状及田间发生情况。接种试验表明该病毒通过灰飞虱传播,接种7~10 d后小麦新生叶片出现黄色斑点、斑驳,继而发展成黄色条纹,叶片对生且细而窄,重病株新叶扭曲,叶鞘不能伸长,病株矮化。对小麦病叶超薄切片电镜观察,发现细胞质中存在大量弹状病毒粒子,病毒粒体大小为（315~353）nm×（46~57） nm。利用特异性引物从病株总RNA中扩增出 565 bp基因片段,序列同源性分析显示与大麦黄条点花叶病毒(Barley yellow striate mosaic virus, BYSMV) Zanjan-1分离物聚合酶（L）基因对应序列的一致性为97 %,与北方禾谷花叶病毒(Northern cereal mosaic virus, NCMV) L基因对应序列的一致性为78 %~79 %。对采自河北邯郸、石家庄、保定、唐山的31株样品进行RT-PCR检测,25株检测到BYSMV,7株检测到水稻黑条矮缩病毒(Rice black streaked dwarf virus,RBSDV),其中5株为2种病毒复合侵染,结果表明BYSMV的田间分布较广。系统发育分析表明BYSMV-Lab/TS/ZX/QY 4个分离物与本研究的BYSMV亲缘关系密切。BYSMV是我国小麦上新发现的一种弹状病毒,并已形成危害,暂定名为小麦黄条纹矮缩病,应加强流行动态监测。     

Host plant preference of Diuraphis noxia (Kurdj.) (Hom., Aphididae)

Host plant preference of the Russian wheat aphid Diuraphis noxia (Kurdj.) was studied on 11 cultivars of 9 plant species: winter barley, spring barley, winter wheat, spring wheat, rye, oat, Triticale, canary grass, red millet yellow millet and maize. Seeds of the host plants were sown in a circle near the edge of pots. The host plant choice was evaluated 24 hours after releasing 55 Diuraphis noxia female adults in the middle of each pot. The suitability of different hosts for aphid development was evaluated 2, 7 and 14 days after infestation based on the mean number of Russian wheat aphid individuals per plant. Red millet, yellow millet and maize were chosen by significantly fewer aphids than grain crops. Winter and spring barley were chosen as hosts most frequently, and the progeny production was also the highest on these plants. The growth rate of D. noxia was significantly affected by the host plants and the date of assessment and their interaction.     

小麦黄矮病及其抗性育种研究进展

由大麦黄矮病毒(barley yellow dwarf viruses, BYDVs)侵染引起的小麦黄矮病(wheat yellow dwarf disease)是世界小麦上的主要病害之一, 对小麦生产及粮食安全构成了严重威胁。本文综述了BYDVs的生物学特征、分类地位、致病机理及抗性育种等相关研究, 并基于相关研究进展, 提出了进一步扩大抗性基因挖掘、加快优异抗病基因克隆、加强抗病机理研究等方面的建议, 旨在为我国小麦黄矮病抗性育种及科学防治提供一定的参考。     

云芝葡聚糖对小麦黄矮病的防治

为明确云芝葡聚糖对小麦黄矮病的预防和治疗效果,初步探讨其作用机制,通过室内盆栽及大田试验测定了其对小麦黄矮病的防治效果,并测定了不同浓度处理下小麦防御酶系活性的动态变化。结果表明,室内盆栽试验中云芝葡聚糖对小麦黄矮病具有较好的预防和治疗效果,其中以云芝葡聚糖100、300倍液的预防效果最为理想,防效可达66.67%和65.41%。云芝葡聚糖对田间小麦黄矮病的发生可起到一定的预防作用,其中100和300倍液的防效分别达58.63%和57.59%,保产效果分别达22.91%和22.57%,且相比对照药剂,产量提高10%以上。同时,云芝葡聚糖可诱导小麦快速且显著提高其防御酶活性,是清水对照组的2~5倍。表明云芝葡聚糖可作为免疫调节剂诱导植物自身产生抗病反应,从而起到保护寄主植物的作用。