【摘 要】
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植物病毒长距离运动是病毒完成系统侵染的关键过程,而参与病毒长距离运动的病毒蛋白的鉴定及其分子机制探索也是近年来研究的热点之一。近期的研究表明,在马铃薯卷叶病毒属中新发现的一个ORF所编码的蛋白P3a是病毒长距离运动所必需的,其如何发挥作用的分子机制尚不清楚。本论文以芸薹黄化病毒(Brassica yellows virus,BrYV)为研究对象,通过分子生物学和生物化学手段分析比较野生型与P3a突
【基金项目】
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国家自然科学资金项目(批准号31700134和31371909); 111计划(批准号B13006);
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植物病毒长距离运动是病毒完成系统侵染的关键过程,而参与病毒长距离运动的病毒蛋白的鉴定及其分子机制探索也是近年来研究的热点之一。近期的研究表明,在马铃薯卷叶病毒属中新发现的一个ORF所编码的蛋白P3a是病毒长距离运动所必需的,其如何发挥作用的分子机制尚不清楚。本论文以芸薹黄化病毒(Brassica yellows virus,BrYV)为研究对象,通过分子生物学和生物化学手段分析比较野生型与P3a突变体病毒侵染过程的时空差异,结合P3a及其突变体的生化特性研究,进一步明确P3a突变对系统侵染的影响。研究中我们发现BrYV 3406位的胞嘧啶C突变为尿嘧啶U(突变体命名为BrYVP18L)导致病毒无法系统侵染本生烟,而该位点的核苷酸突变导致P3a第18位脯氨酸P突变为亮氨酸L(P3aP18L)。在侵染性克隆载体上将P3a第18位P分别突变为氨基酸T、S、A、Q、R时,病毒均丧失在本生烟上的系统侵染能力,并且异源互补实验表明P3aP18L不能互补P3a不表达突变体病毒(AGC)的系统侵染。这些实验充分说明P3a第18位的脯氨酸是病毒系统侵染所必需的。对接种病毒5天时的本生烟的叶柄进行检测,发现野生型病毒能够进入叶柄,而BrYVP18L和AGC均不能够进入叶柄组织。观察P3a和P3aP18的亚细胞定位发现,它们都能够定位于高尔基体、内质网和胞间连丝附近,没有明显差别。但是,在检测带不同标签的P3a及P3aP18L蛋白时发现突变体P3aP18L比野生型P3a产生更加稳定的二聚体。此外,虽然P3a和P3aP18L在体内都能发生自身互作,但是P3aP18L比P3a的互作能力更强。马铃薯卷叶病毒属(Polerovirus)和黄症病毒属(Luteovirus)病毒编码的P3a蛋白具有相似的功能,也能与BrYV P3a一样反式互补AGC突变体的系统侵染,暗示着这两个属的P3a从进化上和功能上都是保守的。之前的研究显示BrYV和豌豆耳突花叶病毒2号(Pea enation mosaic virus 2,PEMV 2)在复合侵染本生烟时能够发生协生互作现象。利用共接种实验证明了 PEMV 2能够帮助BrYVP18L和AGC突变体病毒在本生烟上建立系统侵染。这些结果为研究P3a在病毒系统侵染中发挥作用的机制提供了线索。BrYV三种基因型(-A、-B、-C)病毒序列差异主要在5’端,P0的氨基酸序列差异最大,同源性为86.7-89.2%。P0BrA除了具有RNA沉默抑制能力以外还能够在本生烟叶片上引起细胞坏死反应。不同基因型BrYV P0蛋白与单链GFP的共注射实验表明,P0BrB、P0BrC也具有很强的抑制局部沉默和抑制系统沉默的能力。并且P0BrB、P0BrC在本生烟叶片上也能引起细胞坏死反应,但引起的坏死反应较P0BrA的弱。本研究还找到一些影响病毒症状的P0BrA关键氨基酸位点,为进一步研究病毒致病性的分子机理提供了基础。通过高通量测序解析了 BrYV与PEMV 2在复合侵染初期引起的本生烟转录组的变化特征;初步证明ORF4PE转基因本生烟植株不能使BrYV积累量提高;并制备了 PEMV 2的MP特异性抗血清。
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