论文部分内容阅读
病毒协生互作是指两种不相关的病毒复合侵染同一寄主植物,使寄主植物出现更加严重的症状或者其中一种或两种病毒的积累量增加。马铃薯卷叶病毒属(Polerovirus)是最具有经济重要性的植物病毒属之一,该属病毒常与幽影病毒属病毒(umbraviruses)复合侵染,引起严重的植物病害。然而,马铃薯卷叶病毒属病毒与幽影病毒属病毒协生互作的机制尚不十分清楚。本论文以马铃薯卷叶病毒属的芸薹黄化病毒(Brassica yellows virus,BrYV)以及幽影病毒属的豌豆耳突花叶病毒2号(Pea enation mosaic virus 2,PEMV 2)为主要研究材料,对BrYV与PEMV 2在本生烟(Nicotiana bentaamiana)协生互作的生物学、转录组学和小RNA表达谱进行研究。与BrYV或PEMV 2单独侵染本生烟时相比,BrYV与PEMV 2复合侵染本生烟导致:(1)本生烟植株产生严重的症状;(2)BrYV的积累量明显升高;(3)BrYV能够进行摩擦接种;(4)BrYV突破韧皮部局限。BrYV P0突变体病毒BrYV-APO和BrYV-P0H10Q/T11P并不能与PEMV 2在本生烟上协生互作。而缺失了通读结构域(Read-through domain,RTD)的BrYV病毒突变体(BrARTD)能与PEMV 2在本生烟上协生互作。通过农杆菌介导的叶盘转化方法获得了能稳定表达BrYV P0-6×Myc或PEMV 2 ORF4-3×Flag的转基因本生烟植株,为后续研究提供重要的实验材料。以上结果表明BrYV与PEMV 2在本生烟上存在协生互作并引起一系列的协同效应。转录组高通量测序结果表明与BrYV或PEMV 2单独侵染本生烟时相比,BrYV与PEMV 2复合侵染本生烟引起更多的基因表达发生变化,有1778个基因的表达在病毒复合侵染时发生特异性的上调或下调,这些基因主要包括光合作用相关基因、乙烯相关基因、植物防御相关基因、RNA沉默相关基因、转录因子和蛋白翻译相关基因。推测在BrYV与PEMV 2协生互作时发生特异性变化的基因为潜在的与病毒协生互作相关的寄主因子。小RNA高通量测序结果说明BrYV与PEMV 2协生互作主要对来源于BrYV病毒的小干扰RNA(Virus-derived small interfering RNAs,vsiRNAs)产生影响,表现为:(1)显著提高了 BrYV vsiRNAs的积累量;(2)改变了 BrYV vsiRNAs的正负义链的比例;(3)明显地改变了 BrYV vsiRNAs在BrYV基因组上的分布以及相对积累量。BrYV与PEMV 2复合侵染本生烟特异性地引起14个本生烟miRNAs表达水平的变化,其中6个为显著上调,8个为显著下调。以上结果解析了病毒协生互作对病毒vsiRNAs以及寄主miRNAs的影响。同时,对Polerovirus新病毒进行了分子鉴定与序列分析。从豌豆和蚕豆样品中发现并鉴定了一种新的马铃薯卷叶病毒属病毒,暂命名为豌豆温和褪绿病毒(Pea mild chlorosis virus,PMCV)。另外,从甜菜样品中发现了甜菜西方黄化病毒(Beet western yellows virus,BWYV)的一种新株系并获得了其全长基因组序列,该株系存在两种基因型,即BWYV-BJA和BWYV-BJB。这两种基因型全长序列一致性为93.0%,序列差异主要位于基因组的5’端区域,其它区域则相对保守。系统发育进化树分析和重组分析表明BWYV-BJA和BWYV-BJB可能是重组病毒。