水稻条纹叶枯病细胞病理变化的观察

 利用透射电子显微镜和免疫胶体金标记技术,观察水稻条纹叶枯病病叶细胞病理变化,病毒粒体、病毒外壳蛋白和病害特异蛋白在寄主细胞中的分布。结果表明,病叶叶肉细胞中线粒体增多,细胞核变大,几乎每个细胞中都有蛋白体,叶绿体基粒片层变稀疏和变粗,或被挤压和变细,或叶绿体解体,基粒片层残留于细胞质中。在叶肉细胞和维管束筛管细胞中发现一些内含体和电子密度较高的物体,在高放大倍数下,可以清楚的看出为点状和丝状结构,其直径约为8nm。免疫胶体金标记显示,病毒外壳蛋白和病害特异蛋白存在于叶绿体、细胞质和细胞核以及细胞壁上,但线粒体中没有发现。     

灰飞虱来源的水稻条纹病毒外壳蛋白基因遗传多样性

 采用单雌产卵法获得来自江苏、云南、山东、河北等地灰飞虱（Laodelphax striatellus Fallén,SBPH）来源的21个水稻条纹病毒（Rice stripe virus,RSV）分离物,提取灰飞虱总RNA,经RT-PCR扩增,获得21个RSV分离物的包含外壳蛋白（cp）基因在内的约1 000 bp左右的DNA片段。测序结果显示,参试分离物的cp由969个核苷酸组成,编码322个氨基酸。采用DNASTAR软件进行分析,21个灰飞虱来源的RSV-cp核苷酸序列和推导出的编码蛋白的氨基酸序列同源性分别为95.7%~100%和96.0%~100%。与已报道水稻来源的32个RSV分离物一起进行序列同源性比较和系统进化树分析结果表明,总体而言RSV-cp较为保守,其遗传多样性首先与地缘相关,从地理位置上可以分成中国云南、中国沿海和日本3个地理种群;其次与寄主相关,在同一地理种群中可以划分为灰飞虱和水稻2个寄主种群。     

利用绿色荧光蛋白GFP研究稻瘟病菌与水稻的互作

稻瘟病菌Magnaporthe oryzae严重威胁水稻的产量与质量,明确稻瘟病菌与水稻互作过程及机理,对防治稻瘟病具有重要意义。本研究利用稻瘟病菌常用致病菌株GUY11和ZB25,构建了绿色荧光蛋白GFP的过量表达菌株,并通过荧光显微观察菌株侵染寄主水稻过程中侵染结构的形成与发育,包括孢子萌发、附着胞形成、侵染钉形成、侵染菌丝增殖、坏死斑形成及产孢。另外,通过比较过量表达菌株对稻瘟病高抗水稻和易感水稻的侵染过程,发现侵染过程的差异主要集中于侵染钉的穿透和侵染菌丝的定殖。本研究为分析稻瘟病菌对寄主水稻的定殖规律提供了一种有效工具。     

抗水稻条纹病毒安全表达载体的构建及遗传转化

构建了水稻条纹病毒（RSV）外壳蛋白（CP）基因RNAi载体pCMBIA1301+/-R,该载体在理论上可以获得无标记基因的转基因后代植株。在双菌双质粒体系中,比较了不同品种、重组农杆菌浓度配比对遗传转化效率的影响。结果表明：改进的转化体系最适合品种‘爱知旭’的转化,共转化效率达9.07%;推广品种‘武育粳3号’上也转化成功获得了转基因阳性植株（6.59%）。以‘爱知旭’为受体转化时,重组农杆菌E13R和E1301浓度比为3∶1时,共转化率最高（16.33%）,其次分别是2∶1（13.56%）、1∶1(9.09%),以1∶2时最低（5.97%）。通过T-1代自交分离和抗病性筛选,成功获得了无选择标记基因的转基因抗病毒植株16株,为抗RSV转基因水稻的安全释放奠定了基础。     

小菜蛾中肠氨肽酶N2在昆虫细胞中的表达

利用昆虫细胞-杆状病毒表达系统(Bac-to-Bac baculovirus expression system)表达获得小菜蛾 Plutella xylostella(L.)中肠氨肽酶N2(aminopeptidase N,APN2)蛋白,成功建立了该蛋白在昆虫细胞中的表达体系。将对Cry1Ac毒素敏感和已产生抗性的小菜蛾中肠APN2基因插入表达载体pFAST Bac HTB中,并在草地夜蛾 Spodoptera frugiperda 细胞系(Sf9)中进行了重组表达。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)及蛋白免疫印迹技术(Western-blotting)结果显示,在107 kDa处有1条特异性蛋白条带。研究表明,小菜蛾中肠APN2基因可在Sf9细胞中成功表达,这为继续研究其功能及抗性的关系奠定了基础。     

水稻条纹病毒对介体灰飞虱生长发育相关基因转录水平的影响

由水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)引起的水稻条纹叶枯病是我国粳稻产区的一种毁灭性病毒病害。RSV主要由半翅目昆虫灰飞虱(Laodelphax striatellus)以持久增殖型方式传播,与无毒灰飞虱相比,带毒灰飞虱五龄和整个若虫阶段的发育历期缩短,最终羽化的成虫数减少。为了从分子上揭示RSV对灰飞虱生长发育的影响,本文研究了RSV对灰飞虱生长发育相关基因转录水平的影响。将灰飞虱转录组拼接后建立本地数据库,根据黑腹果蝇生长发育基因序列比对出10种灰飞虱同源基因序列,设计特异引物,通过RT-q PCR方法分别对带毒和无毒灰飞虱体内这10种基因的转录水平进行检测。结果显示,在RSV的影响下,8种基因的转录发生显著变化,其中2种蛋白质转录被激活,6种蛋白质受到抑制。动力蛋白和钠钾转移ATP酶转录水平的变化可能影响灰飞虱神经系统发育,造成昆虫行为异常;桩蛋白转录下降会影响翅的发育;与细胞骨架相关的5种蛋白质转录也受到了RSV抑制,可能影响灰飞虱羽化过程。对生长发育基因转录水平的初步探究为更好地理解RSV与灰飞虱的互作奠定了基础。     

水稻条纹病毒NS2基因原核表达产物多克隆抗体制备及受侵染水稻和灰飞虱体内NS2检测

 The NS2 gene of Rice stripe virus (RSV) was amplified by RT-PCR, cloned into pGEM-T vector and sequenced. The NS2 gene was inserted into prokaryotic expression vector pET32a to produce recombinant plasmid pET32a-NS2. The recombinant plasmid was introduced into Escherichia coli strain BL21 (DE3) pLysS. SDS-PAGE and Western blot analysis confirmed that NS2 fusion protein was expressed after induction by IPTG. The recombinant NS2 protein was purified with Ni²⁺-NTA agarose affinity chromatography and the polyclonal antibody against NS2 protein was raised in rabbit. NS2 protein was successfully detected in small brown planthopper (Laodelphax striatellus) at 1:1 600 dilution of the total protein of single planthopper and in infected rice (Oryza sativa) at 1:800 dilution of 10 mg leave by dot immunobinding assay using the polyclonal antibody.     

水稻齿叶矮缩病毒非结构蛋白Pns7在水稻原生质体内的表达动态

水稻齿叶矮缩病毒(Rice ragged stunt virus,RRSV)属于呼肠孤病毒科(Reoviridae)水稻病毒属(Oryzavirus)。该病毒编码的非结构蛋白Pns7在昆虫细胞中可形成伸出细胞膜的纤维丝状结构。本研究利用水稻原生质体培养体系,对Pns7蛋白在水稻原生质体内的复制与表达情况进行了分析。本研究首先构建了Pns7蛋白的原核表达载体,通过IPTG诱导获得大量Pns7蛋白,免疫兔子获得抗血清。Western blot证明抗血清具有特异性,间接ELISA测得其效价为1∶2 500。利用实时荧光定量PCR技术,对病毒侵染水稻原生质体后的Pns7 RNA含量进行检测,结果表明:Pns7 RNA在8 h时开始积累,24h左右达到最大值,32 h后表达量维持在一个平台期;同时,以制备的抗血清为探针,通过Western blot检测到Pns7蛋白在病毒侵染原生质体后16 h开始表达,32 h左右达到最大值,60 h后开始下降,但仍保持在较高水平。     

抑制南方水稻黑条矮缩病毒非结构蛋白P5-1的表达阻碍病毒在昆虫体内的增殖

为明确南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)编码的非结构蛋白P5-1参于SRBSDV在介体白背飞虱体内侵染过程中的作用机制,通过原核表达蛋白制备SRBSDV编码的非结构蛋白P5-1的多克隆抗体,并应用Western blot和免疫荧光标记法检测抗体的特异性,以注射法将来源于P5-1基因的dsRNA(ds P5-1)注入获毒1 d的白背飞虱体内,5 d后通过免疫荧光标记法检测ds P5-1对SRBSDV在白背飞虱体内增殖的影响,同时以注射来源于GFP基因的dsRNA(ds GFP)为对照。结果显示,Western blot和免疫荧光标记分别检测到SRBSDV侵染水稻和白背飞虱表达的P5-1蛋白,表明所制备的P5-1抗体具有特异性。ds GFP处理的对照组白背飞虱带毒率高达81%,而ds P5-1处理的白背飞虱带毒率仅为21%,且P5-1蛋白的表达和SRBSDV在昆虫体内的增殖均受到抑制。表明P5-1蛋白是病毒在昆虫体内增殖的关键因子,可作为阻断病毒在昆虫体内增殖的理想靶标。     

水稻黑条矮缩病毒外壳蛋白基因的克隆、原核表达及抗体制备

为探讨水稻黑条矮缩病毒（Rice black-streaked dwarf virus,RBSDV）的种群变异,采用RT-PCR方法从感染RBSDV山东分离物RBSDV-JN1的水稻中克隆该病毒的S10片段,并进行序列分析,进而构建包含RBSDV-JN1的CP基因的原核表达载体,导入大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）诱导表达;并以表达的融合蛋白为抗原,制备病毒的多克隆抗体。结果显示：S10片段全长为1 801 bp,包含1个1 677 bp编码框,编码558个氨基酸的外壳蛋白（CP）;与GenBank已注册的19个RBSDV的CP基因序列相比较发现,病毒各分离物间核苷酸的序列相似性为90.5%~99.8%,氨基酸的序列相似性为95.9%~100.0%;地理位置较近的分离物间序列相似性较高,RBSDV种群分布呈现区域性差异。原核表达载体pET-RBSDV-CP经IPTG诱导,获得了分子量约为63 kD带有His标签的目的蛋白。用该蛋白制备的多克隆抗体经ELISA、Western blot和Dot-blot ELISA检测显示,效价为1：81 000,且具有良好的特异性。     

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。     

水稻条纹病毒分子生物学研究进展

水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)是最重要的水稻病毒之一,给水稻生产造成了严重损失。它隶属于纤细病毒属,是该属的典型成员。其基因组由4条单链负义RNA基因组片段组成,根据序列分析和试验证据推测共可编码7个病毒蛋白。围绕近年来国内外有关RSV粒子特点、基因组和病毒蛋白的研究进展作一简要综述,并提出了RSV研究过程中涉及到的一些问题。     

应用RT-PCR和dot-ELISA方法检测单头灰飞虱体内水稻条纹病毒

本文比较了RT-PCR和dot-ELISA两种方法对单头灰飞虱携带水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)的检出率、检测灵敏度和检测成本。结果表明,两种方法均能检测到单头灰飞虱体内的RSV,RT-PCR检测单头灰飞虱体内RSV的阳性检出率比dot-ELISA方法低11.79%~15.77%,但RT-PCR的检测灵敏度比dot-ELISA高10倍,RT-PCR技术的检测成本比dot-ELISA的高。结果暗示,对于单头介体昆虫中的病毒检测,RT-PCR技术的检出率不一定比dot-ELISA的高。综合考虑后,如对室外大批量灰飞虱进行带毒率检测时可采用dot-ELISA方法,如需准确分析单头灰飞虱体内RSV时可采用RT-PCR方法。     

大麦条纹花叶病毒中国株编码βC蛋白可以自身相互作用

以分别含有BSMV-CH基因组3个组分ds-cDNA全长的pMD-α、pMD-β和pMD-γ质粒为模板,PCR扩增BSMV-CH编码各蛋白基因,克隆至酵母双杂交载体,检测各蛋白是否存在自身激活特性,用酵母双杂交分析BSMV-CH编码蛋白之间的相互作用情况,测定β-半乳糖苷酶活性确认蛋白在酵母体内的作用,Western-blot分析蛋白的体外相互作用。结果表明成功克隆到BSMV-CH编码蛋白基因,并正确克隆至酵母双杂交载体,酵母双杂交检测未发现BSMV-CH编码蛋白之间的相互作用,但确定BSMV-CH编码的βC蛋白可以自身相互作用,体外可以单体或二聚体形式存在。     

马铃薯Y病毒衣壳蛋白的表达、纯化与结晶条件筛选

为研究马铃薯Y病毒（potato virus Y,PVY）衣壳蛋白（coat protein,CP）在体外表达及CP重组蛋白的晶体生长条件,通过Eco R Ⅰ/Hind Ⅲ酶切及连接技术构建pET-32a-PVY CP原核表达载体,对PVY CP的诱导剂浓度进行优化,利用蛋白质纯化及脱盐技术对PVY CP进行纯化和脱盐,并分析PVY CP重组蛋白的晶体生长条件。结果表明,成功构建了pET-32a-PVY CP原核表达载体;PVY CP在大肠杆菌Escherichia coli感受态细胞BL21(DE3)原核表达系统中,于16℃下利用0.8 mmol/L异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷（isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside,IPTG）诱导表达可获得高浓度的PVY CP可溶性蛋白;PVY CP重组蛋白在二水甲酸镁处理下可生长出棒状结构晶体。     

水稻矮缩病毒对3种内源激素含量及代谢相关基因转录水平的影响

本文以抗病品种宜香2292(Oryzas ativa L. ssp. indica cv. Yixiang 2292)为材料,采用高效液相色谱技术(HPLC)和Real-time PCR技术研究了水稻矮缩病毒(Rice dwarfvirus,RDV)胁迫下水稻内源赤霉素(GA3)、生长素(IAA)和脱落酸(ABA)的动态变化。结果表明,受RDV侵染后,病株体内GA3含量显著低于健株,在显症后的第1d和第10d最为明显,分别较健株低6.28和5.92倍;IAA含量呈现波动变化,但病株体内的IAA含量始终较健株低,在显症后的10d最为明显,比健株低3.58倍;与GA3和IAA相反,病株体内ABA的含量始终高于健株,显症后的第1d和第13d最为明显,分别较健株高2.29和2.84倍。Real-time PCR定量检测了植物内源激素相关基因mRNA的表达,结果显示,GA3代谢相关的氧化还原酶基因表现为下调,而IAA和ABA代谢相关的Cullin-1和P-glycoprotein1基因表现出不同程度的上调。以上结果表明:水稻矮缩病的症状表现可能与病株体内的植物内源激素失调有关。     

瓜类褪绿黄化病毒外壳蛋白基因在大肠杆菌中的表达及抗血清的制备

 根据已报道的瓜类褪绿黄化病毒(Cucurbit chlorotic yellows virus, CCYV)外壳蛋白(CP)基因的核苷酸序列设计引物,利用RT-PCR方法从感病甜瓜中扩增得到长度为753 bp的CP基因,将其克隆到原核表达载体pGEX-4T-3上,获得重组载体pGexCP,在大肠杆菌BL21菌株中诱导表达,SDS-PAGE分析表明,经IPTG诱导,CP基因在大肠杆菌BL21中得到了高效表达。以表达的蛋白为抗原,免疫家兔,制备了CCYV外壳蛋白的特异性抗血清。ACP-ELISA检测结果表明,当CP蛋白浓度为2.5 μg/mL时,血清效价高达5.12×10⁵。Western blot分析表明制备的抗体检测CCYV侵染的甜瓜叶片得到特异性的条带,表明该抗体的特异性较好。ACP-ELISA检测结果表明,制备的抗血清可用于田间甜瓜病样的检测。本试验为CCYV的快速检测提供了重要的研究材料。     

黑尾叶蝉NcPGRP基因克隆及表达模式分析

为明确黑尾叶蝉肽聚糖识别蛋白(Nephotettix cincticeps peptidoglycan recognition protein,Nc PGRP)的功能,利用RT-PCR克隆长度为552 bp的Nc PGRP开放阅读框,其编码蛋白大小为19.9 k D,无信号肽,含3个锌离子结合/酰胺酶催化位点,1个二氨基庚二酸型(Dap型)肽聚糖识别位点。系统发育分析表明,Nc PGRP与其他昆虫亲缘关系较远。利用显微注射技术对黑尾叶蝉进行病原细菌诱导,定量PCR结果显示Nc PGRP在受大肠杆菌及藤黄微球菌刺激后,其转录水平显著上调。组织分布研究表明,Nc PGRP的m RNA在各组织中均有表达,且头部表达量最高。黑尾叶蝉取食感染水稻普通矮缩病毒RDV的水稻后,Nc PGRP转录水平受抑制。本文研究表明,Nc PGRP是一种诱导型表达的PGRP,黑尾叶蝉感染RDV能显著抑制其转录,进而削弱黑尾叶蝉免疫能力,这可能有利于RDV与黑尾叶蝉共生。