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芸薹黄化病毒（Brassica yellows virus,BrYV）是本实验室在十字花科植物上分离得到的一种马铃薯卷叶病毒属（Polerovirus）病毒。BrYV具有马铃薯卷叶病毒属病毒的一般特征,是一种由蚜虫传播并具有韧皮部局限性的球形正单链RNA（+ssRNA）病毒。经全序列测定,按照国际病毒分类委员会（International Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV）提出的新病毒分类标准,BrYV可以被鉴定为马铃薯卷叶病毒属的一个新成员。本实验室研究发现,BrYV具有三种不同类别的基因型,将其分别命名为BrYV-A,BrYV-B和BrYV-C,并已经分别成功构建了这三种基因型的侵染性cDNA克隆。通过对来自全国各地样品的检测,发现BrYV广泛分布于我国的绝大多数省市自治区。马铃薯卷叶病毒属病毒是一类重要的植物病原物,能够侵染多种植物,给作物生产造成严重的损失。通过与同属病毒的序列比对分析,发现BrYV与芜菁黄化病毒（Turnip yellows virus,TuYV）同源性最高,而TuYV被认为是制约欧洲油菜产量的重要病原物之一。鉴于BrYV在我国的广泛分布以及其与TuYV的亲缘关系,而且我国也是油菜生产大国,推测BrYV可能是我国的油菜等十字花科作物生产的巨大威胁,基于以上的推论开展了本论文的研究。为了探索BrYV对十字花科植物的致病性,本文采用转基因手段,将BrYV的全长 cDNA整合进十字花科模式植物拟南芥Col-0生态型的基因组中,构建了携带BrYV全长 cDNA的转基因拟南芥。经过分子检测,发现整合到拟南芥基因组上的BrYV全长 cDNA片段能够稳定遗传,且转基因拟南芥能够转录产生BrYV的基因组和亚基因组,且转录出的亚基因组能够翻译产生BrYV的外壳蛋白（Coat protein,CP）。通过观察发现转化BrYV全长 cDNA的转基因拟南芥表现出一些与野生型拟南芥不同的发育表型,例如:顶端优势缺失、矮化、果荚变短、腋生叶增多、种子萌发变缓和叶片变紫等。这些异常发育表型的出现,说明BrYV对拟南芥有着很强的致病性。为了揭示BrYV对十字花科植物致病性的分子机理,对转化BrYV全长cDNA 的两个转基因株系（line 111和line 412）的拟南芥T5代植株进行了转录组测序。测序结果表明在野生型拟南芥和转化BrYV全长cDNA的转基因拟南芥之间存在着众多的差异表达基因,这些差异表达基因的出现极有可能就是导致转基因拟南芥出现异常发育表型的根本原因。但是,在BrYV与寄主植物互作过程中,导致这些差异基因出现的具体原因还有待进一步研究来揭示。对转录组数据的分析过程中,发现line 111和line 412两个转化BrYV全长cDNA的转基因株系的转录组数据中,花青素合成通路的基因都出现了显著的上调表达。结合line 111和 line 412植株在生长过程中出现的叶片变紫表型,以及BrYV在田间侵染油菜之后所引发的叶片变紫症状,推测这种症状的产生可能与BrYV侵染相关。通过分析,推测BrYV编码的运动蛋白（Movement protein,MP）最有可能是BrYV编码蛋白中导致植物叶片变紫的病毒编码蛋白。因此本论文构建了能够在植物中组成性表达MP的双元载体,通过转化拟南芥获得了能够稳定遗传和表达BrYV编码的MP蛋白的转基因拟南芥,通过表型观察和对转基因拟南芥中花青素合成通路相关基因的表达水平检测,初步判定MP蛋白是BrYV侵染植物后导致被侵染植物叶片颜色变紫的致病关键因子。本实验室之前的研究还证明了 BrYV编码的P0蛋白是一个强的沉默抑制子（Viral suppressor of RNA silencing,VSR）,且通过农杆菌浸润接种的方式瞬时表达P0时能够引发本生烟接种叶的坏死。对P0蛋白进行了丙氨酸扫描突变,鉴定及构建了一些能够影响P0的沉默抑制子活性或致坏死能力的突变体。为了进一步研究P0蛋白行使VSR和致坏死的确切分子机制,本论文通过农杆菌介导的遗传转化方法成功构建了能够诱导表达P0蛋白野生型及三个P0突变体（Q2A,LP63AA和L184A）的转基因拟南芥。对P0WT及突变体P0的转基因拟南芥进行了小RNA测序分析,发现各个突变体在小RNA表达上的差异。同时进行了 P0WT转基因拟南芥的转录组测序分析,发现了一些在表达P0WT转基因植株和野生型拟南芥植株中呈现差异表达的基因。总的来说,本论文通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了一系列转基因拟南芥植株,转化BrYV全长cDNA的转基因拟南芥株系均表现出异常的发育表型,初步明确了 BrYV对十字花科植物具有很强的致病性。通过对这些转基因植株进行高通量测序,获得了大量的反映植物与BrYV相互作用过程中体内转录本的变化特征的数据,为深入揭示BrYV的致病机理提供了大量可供参考的实验数据。通过对BrYV所致紫色症状产生机理进一步分析和研究,还发现BrYV编码的MP蛋白可能是导致被BrYV侵染的十字花科植物呈现紫色症状的关键致病因子。