褐色桔蚜RNA病毒鉴定及侵染特性研究

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褐色桔蚜Aphis citricidus隶属半翅目蚜科,是重要的柑桔害虫,不仅可直接刺吸为害柑桔,而且可传播柑桔衰退病病毒。本研究利用高通量测序技术,构建褐色桔蚜转录组和小RNA文库。通过序列组装鉴定RNA病毒,分析病毒的基因组及分类地位,研究病毒在宿主不同组织、种群及不同饲养条件下的侵染特征。主要研究结果如下:1基于褐色桔蚜转录组和小RNA测序数据的鉴定病毒在构建褐色桔蚜转录组和小RNA文库的基础上,利用Illumina HiSeqTM 2500进行高通量测序,测序结果经多个软件组装、去除冗余的contigs后得到唯一的序列。结合数据库比较分析发现这些序列可能属于3种未知的病毒(序列),分别命名为Aphis citricidus menson-like virus(AcMSV)、Aphis citricidus bunyavirus(AcBYV)和Aphis citricidus picorna-like virus(AcPCV)。2褐色桔蚜3种病毒的鉴定与基因组结构分析AcMSV包含5个开放阅读框(open reading frames,ORFs)。ORF1a由2658个氨基酸组成,编码3CLpro蛋白酶;ORF1b由2417个氨基酸组成,编码RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)结构域、锌结合域(Zm)和RNA解旋酶(HEL1)结构域。ORF2a、ORF2b和ORF3分别由119、260和1059个氨基酸构成。通过RdRp进行系统发育分析发现,AcMSV与套式病毒目Nidovirales中等套病毒科Mesoniviridae聚集。结合氨基酸多重序列比对及成对遗传距离分析结果,认为AcMSV应归类为中等套病毒科的1个新属。AcBYV的基因组分L、M和S三个节段,各包含1个ORF。L节段编码RdRp结构域,M节段编码Phlebovirus_G1和Phlebovirus_G2两种糖蛋白,S节段编码核衣壳蛋白(NP)。通过RdRp、GP和NP的保守域进行系统发育分析发现,AcBYV与布尼亚病毒目Bunyavirales白纤病毒科Phenuiviridae聚集。结合氨基酸多重序列比对结果,认为AcBYV应归类为白纤病毒科的1个新属。AcPCV包含2个开放阅读框。ORF1由2584个氨基酸组成,编码HEL、RdRp和双链RNA结合域(DSRM)。ORF2的转译由核糖体移码机制实现,2个ORF间有31个碱基重叠,ORF2由528个氨基酸构成。通过RdRp进行系统发育分析发现,AcPCV与几种未确定分类地位的类小RNA病毒聚集,与其他小RNA病毒目的代表种分离,认为AcPCV应被归类为小RNA病毒目的1个新科。同时,对褐色桔蚜小RNA测序所提取的VsRNA表达谱分析可知,3种病毒的VsRNAs大小为均在22 nt处呈现峰值,并在病毒基因组和反基因组上大致呈对称分布。表明病毒的感染可能触发siRNA通路作为宿主免疫病毒的机制。3 3种病毒在褐色蚜虫不同组织和种群中的分布利用qRT-PCR技术,分析3种病毒在褐色桔蚜体内不同组织的分布。3种病毒在桔蚜不同组织种均有所分布。其中,AcMSV在有翅成蚜唾液腺中的含量较高,AcBYV在有翅成蚜唾液腺和中枢神经系统中的含量较高,两种病毒均在无翅成蚜肠道中的含量较高。AcPCV在有翅成蚜和无翅成蚜肠道组织中的含量较高。利用RT-PCR技术,分析3种病毒在褐色桔蚜4个种群中的侵染频率,发现AcMSV分布于褐色桔蚜实验室种群和重庆北碚种群,感染频率分别为40%和50%。AcBYV分布于褐色桔蚜实验室种群、重庆北碚和长寿种群,感染频率分别为55%、35%和5%。AcPCV仅分布于褐色桔蚜实验室种群,感染频率达100%。4褐色桔蚜AcPCV的传播方式和组织定位利用透射电镜观察褐色桔蚜病毒纯化样品,发现存在疑似AcPCV的病毒颗粒,直径约为30 nm。免疫组化分析发现,AcPCV信号存在于桔蚜肠道中。qRT-PCR分析结果显示,AcPCV能够通过成蚜繁殖以垂直传播的方式将病毒传至子代蚜虫,但在被蚜虫取食的柑桔叶片中未检测到AcPCV,表明病毒可能不通过被取食植物进行水平传播。在褐色桔蚜不同食物间转换时,蚜虫体内AcPCV病毒含量发生相应的变化。综上所述,本学位论文基于转录组结合小RNA测序,发现了3种以褐色桔蚜为宿主的新型RNA病毒;基于病毒基因组结构、系统进化分析和氨基酸多重序列比对等,明确了3种病毒的分类地位,同时分析了病毒在蚜虫组织和种群间的分布和传播方式。上述结果为深入揭示病毒与宿主(褐色桔蚜)间的互作关系奠定了基础。
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