在過去的幾十年中,菜豆金黃花葉病毒屬(Begomovirus)病毒逐漸成為我國(guó)重要的蟲媒植物病毒類群。目前在我國(guó)造成嚴(yán)重危害的該類群病毒主要有番茄黃曲葉病毒(tomato yellow leaf curl virus,,TYLCV)、中國(guó)番木瓜曲葉病毒(papaya leaf curl China virus,PaLCuCNV)和中國(guó)番茄黃曲葉病毒(tomato yellow leaf curl China virus,TYLCCNV)等。在田間,該類群的病毒主要通過煙粉虱(Bemisia tabaci)傳播,且病毒的流行通常伴隨著煙粉虱的擴(kuò)散與暴發(fā)。煙粉虱屬半翅目粉虱科(Hemiptera:Aleyrodidae),是一個(gè)包含至少36個(gè)隱存種的物種復(fù)合群。煙粉虱以循環(huán)持久型的方式傳播菜豆金黃花葉病毒屬病毒。病毒在煙粉虱的體內(nèi)循環(huán)過程如下:病毒隨著植物汁液經(jīng)過煙粉虱的口針,進(jìn)入食道,穿過中腸進(jìn)入血淋巴,最后侵染唾液腺并隨著唾液一起分泌至植物中。除此之外,病毒也可能侵染煙粉虱的其他組織,比如經(jīng)過卵巢來實(shí)現(xiàn)垂直傳播。在這些過程中,病毒需要穿過腸道以及唾液腺的上皮細(xì)胞,或者穿過卵巢中的濾泡細(xì)胞后進(jìn)入發(fā)育中的卵。因此,研究病毒在這些過程中的運(yùn)輸機(jī)制,對(duì)于解析煙粉虱傳播菜豆金黃花葉病毒屬病毒的生物過程具有十分重要的意義。目前對(duì)于菜豆金黃花葉病毒屬病毒跨細(xì)胞運(yùn)輸?shù)难芯恐饕性跓煼凼闹心c,而對(duì)于病毒以何種方式侵染煙粉虱的唾液腺和卵巢,以及在這些組織細(xì)胞中病毒的運(yùn)輸機(jī)制則尚無報(bào)道。另外,目前對(duì)于煙粉虱垂直傳播菜豆金黃花葉病毒屬病毒的研究?jī)H限于入侵型煙粉虱,而本地種煙粉虱同樣可能在該類群病毒的擴(kuò)散中發(fā)揮重要作用,但截至目前,中國(guó)本地種對(duì)外來病毒的垂直傳播能力尚無研究。因此,我們研究了菜豆金黃花葉病毒屬病毒在煙粉虱體內(nèi)穿過唾液腺細(xì)胞或侵染卵巢的分子機(jī)制,并比較了不同隱存種煙粉虱垂直傳播菜豆金黃花葉病毒屬病毒的能力及其分子機(jī)制。研究結(jié)果如下:1)菜豆金黃花葉病毒屬病毒進(jìn)入煙粉虱唾液腺依賴于網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的胞吞作用大部分病毒通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的胞吞作用進(jìn)入宿主或介體昆蟲的細(xì)胞。我們通過注射雙鏈RNA對(duì)煙粉虱的胞吞過程進(jìn)行抑制,并采用往煙粉虱血淋巴中直接注射純化的病毒粒子的方法以排除中腸屏障對(duì)血淋巴中病毒量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的胞吞作用受到抑制后,與對(duì)照相比,煙粉虱唾液腺中的病毒量顯著下降。同時(shí)免疫熒光和傳毒實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也說明病毒進(jìn)入唾液腺需要借助網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的胞吞作用。2)菜豆金黃花葉病毒屬病毒在煙粉虱唾液腺中的運(yùn)輸依賴于早期內(nèi)體通過注射抑制劑干擾煙粉虱體內(nèi)的囊泡運(yùn)輸后,煙粉虱的傳毒能力顯著下降,表明囊泡運(yùn)輸參與病毒在唾液腺中運(yùn)輸?shù)倪^程。通過注射雙鏈RNA干擾內(nèi)體網(wǎng)絡(luò)相關(guān)基因后,我們發(fā)現(xiàn)僅有早期內(nèi)體參與病毒在唾液腺中的運(yùn)輸。抑制早期內(nèi)體可以顯著降低進(jìn)入煙粉虱唾液腺的病毒量以及煙粉虱的傳毒能力。而在干擾其他在中腸中幫助病毒運(yùn)輸?shù)幕蚝?發(fā)現(xiàn)唾液腺中病毒量沒有顯著變化,這表明參與病毒在不同組織中運(yùn)輸?shù)睦ハx基因可能有所不同。3)番茄黃曲葉病毒侵染煙粉虱卵巢依賴于早期內(nèi)體通過注射雙鏈RNA抑制早期內(nèi)體相關(guān)基因后,煙粉虱卵巢中的病毒量顯著下降,而干擾晚期內(nèi)體或循環(huán)內(nèi)體后,卵巢中的病毒量沒有顯著變化,表明番茄黃曲葉病毒進(jìn)入煙粉虱的卵巢也依賴于早期內(nèi)體的運(yùn)輸。4)不同隱存種煙粉虱垂直傳播番茄黃曲葉病毒能力比較番茄黃曲葉病毒經(jīng)卵傳播的現(xiàn)象可能是該病毒目前在全球范圍內(nèi)廣泛擴(kuò)散的主要原因之一,這一現(xiàn)象已在兩種入侵型煙粉虱中報(bào)道。為進(jìn)一步研究這種病毒經(jīng)卵傳播的普遍意義,我們對(duì)包括Asia1、AsiaⅡ1、AsiaⅡ3、AsiaⅡ6、Asia II 7、China 1和China 2在內(nèi)的7個(gè)中國(guó)本地種煙粉虱垂直傳播番茄黃曲葉病毒的能力進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示,番茄黃曲葉病毒的DNA能夠在除Asia II 7煙粉虱以外的6個(gè)本地種子代卵中檢測(cè)到,也能在Asia 1、AsiaⅡ3和China 1的子代若蟲中檢測(cè)到,但是在這7個(gè)本地種的子代成蟲中都不能檢測(cè)到。我們的結(jié)果表明,盡管本地種煙粉虱能夠在不同程度上經(jīng)卵傳播番茄黃曲葉病毒至Fl代卵或若蟲,但卻無法通過經(jīng)卵傳播來產(chǎn)生帶毒的煙粉虱成蟲。5)中國(guó)番木瓜曲葉病毒不能經(jīng)由煙粉虱卵巢進(jìn)行傳播我們采用MEAM1煙粉虱來研究煙粉虱對(duì)中國(guó)番木瓜曲葉病毒垂直傳播能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,中國(guó)番木瓜曲葉病毒不能經(jīng)由MEAM1煙粉虱的卵巢傳播至子代的卵、若蟲或成蟲。隨后基于MEAM1煙粉虱能高效地對(duì)番茄黃曲葉病毒進(jìn)行垂直傳播,為探究外殼蛋白在該類群病毒被煙粉虱垂直傳播中的作用,我們對(duì)這兩個(gè)病毒進(jìn)行了外殼蛋白互換。對(duì)得到的突變體進(jìn)行垂直傳播能力測(cè)定發(fā)現(xiàn),中國(guó)番木瓜曲葉病毒部分外殼蛋白基因被番茄黃曲葉病毒替換后,該突變體可以經(jīng)由煙粉虱傳播至煙粉虱子代卵、若蟲和成蟲,而相應(yīng)的,番茄黃曲葉病毒突變體則不能經(jīng)由煙粉虱卵巢進(jìn)行垂直傳播。綜上所述,本文研究了菜豆金黃花葉病毒屬病毒在煙粉虱唾液腺和卵巢中的內(nèi)吞途徑及運(yùn)輸機(jī)制。我們的研究發(fā)現(xiàn),網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的胞吞作用和早期內(nèi)體網(wǎng)絡(luò)可能在菜豆金黃花葉病毒屬病毒侵染煙粉虱體內(nèi)各器官的過程中都發(fā)揮重要作用。另外,我們還探究了不同隱存種煙粉虱垂直傳播同一種病毒以及不同病毒在同一種煙粉虱中垂直傳播的能力,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與煙粉虱介導(dǎo)的病毒水平傳播類似,煙粉虱對(duì)菜豆金黃花葉病毒屬病毒的垂直傳播能力也隨煙粉虱與病毒組合的不同表現(xiàn)出明顯差異,同時(shí)病毒的外殼蛋白也在其中發(fā)揮決定性作用。我們的研究為進(jìn)一步解析煙粉虱傳播菜豆金黃花葉病毒屬病毒的詳細(xì)過程提供了參考,也為開發(fā)針對(duì)這些煙粉虱傳植物病毒的治理防控策略提供了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S433;S432.41
【部分圖文】：

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文?文獻(xiàn)綜述與立題依據(jù)??部分地區(qū)取代了之前入侵的ＭＥＡＭ１煙粉虱，成為我國(guó)北方和南方部分地區(qū)的??主要煙粉虱隱存種（儲(chǔ)棟等，２００６；?Ｈｕ?ｅｔａｌ．，?２０１１）。??煙粉虱主要通過四種方式為害植物：其中最重要的危害方式為煙粉虱可以傳??播植物病毒并引起植物病毒病，煙粉虱可以傳播多個(gè)類群的病毒，包括菜豆金黃??花什病毒屬（５ｅｇｔｗ７ｃｍ＞？１ｙ）、黃化絲狀病毒屬（Ｃ／ｏ＾ｅｒｏｖｆｍｓ）、長(zhǎng)線條病毒屬??（ＣＷｍ＿ｖｆｒｉ？）等（Ｎａｖａｓ－Ｃａｓｔｉｌｌｏｅｔａｌ．，?２０１１）。另外，煙粉虱的成蟲和若蟲直接取??食植物初皮部汁液，高密度的煙粉虱可造成植物衰弱（Ｏｌｉｖｅｉｒａｅｔａｌ．，２００１）。同時(shí)，??煙粉虱可以通過分泌蜜露誘發(fā)煤污病，阻礙楦物的光合作用，從而影響農(nóng)產(chǎn)品的??產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。最后，煙粉虱的取食過程中分泌的唾液可能會(huì)引起植物的生理??異常，如番祐的不規(guī)則成熟和西菊蘆的銀葉反應(yīng)（Ｓｃｈｕｓｔｅｒ?ｅｔ?ａｌ．，?１９９０；?Ｙｏｋｏｍｉ?ｅｔ??ａｌ＿，１９９０）。??

豆金黃花葉病毒屬是雙生病毒科中包含物種數(shù)量最多的屬，根據(jù)ＩＣＴＶ的數(shù)據(jù)顯??示，目前已有３２０個(gè)以上的獨(dú)立種（Ｚｅｒｂｉｎｉｅｔａｌ．，２０１７）。??雙生病毒科各病毒屬的基因組結(jié)構(gòu)及其編碼的蛋白如圖１．２所示，除菜豆金??黃花葉病毒屬外，所有雙生病毒科各病毒屬均為單組份病毒，只含有一條單鏈環(huán)??狀ＤＮＡ分子，而菜豆金黃花葉病毒屬則含有單組份和雙組份兩種類型病毒。單??組份病毒只含有一條環(huán)狀ＤＮＡ分子，如番廟黃曲葉病毒（ｔｏｍａｔｏ?ｙｅｌｌｏｗ?ｌｅａｆ?ｃｕｒｌ??ｖｉｒｕｓ，ＴＹＬＣＶ）；除此之外，大部分單姐份的菜豆金黃花葉病毒屬病毒還伴隨有??衛(wèi)星ＤＮＡ分子ａ或Ｐ，如中國(guó)番廟黃曲葉病毒（ｔｏｍａｔｏ?ｙｅｌｌｏｗ?ｌｅａｆ?ｃｕｒｌ?Ｃｈｉｎａ?ｖｉｒｕｓ，??ＴＹＬＣＣＮＶ），其ＤＮＡｐ在誘導(dǎo)楦株產(chǎn)生病毒典型癥狀方面是必需的。對(duì)于雙組??份的菜豆金黃花葉病毒屬病毒而言，其基因組包含兩條大小相近約為２．５－２．６ｋｂ??的環(huán)狀ＤＮＡ分子

以穿過其傳播介體煙粉虱的中腸上皮細(xì)胞（Ｘｉａ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１８）。??幾乎所有的胞吞作用形成的胞吞泡都會(huì)經(jīng)過早期內(nèi)體的分選過程（Ｍｅｒｃｅｒ?ｅｔ??ａｌ．，２０１０）。如圖１．３所示，當(dāng)大分子或者顆粒性物質(zhì)經(jīng)過細(xì)胞膜表面的篩選被包??被進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，這些胞吞泡會(huì)運(yùn)送至早期內(nèi)體，隨后這些內(nèi)吞物被分類進(jìn)入不??同的胞吞途徑，包括進(jìn)入晚期內(nèi)體（ｌａｔｅｅｎｄｏｓｏｍｅ，?ＬＥ）和內(nèi)體－溶酶體系統(tǒng)（ｅｎｄｏ－??ｌｙｓｏｓｏｍａｌｐａｔｈｗａｙ）被降解，或循環(huán)回到細(xì)胞質(zhì)膜。在早期內(nèi)體的膜表面存在著??大量的結(jié)合ＧＴＰ的小Ｒａｂ蛋白，包括Ｒａｂ４、Ｒａｂ５、ＲａｂｌＯ、Ｒａｂｌ４、Ｒａｂ２１和??１＾匕２２等蛋白（〇￡＾（＾３１１￡１〇〇１＾，２０１５）。在這些囊泡運(yùn)輸?shù)倪^程中，１１＆５４主要??負(fù)責(zé)囊泡的快速循環(huán)（＼＾１１＜＾５＿５６１３１．，１９９１），１＾＆５則調(diào)控早期內(nèi)體的分選、融??合與成熟（Ｇｏｒｖｅｌｅｔａｌ．，?１９９１），ＲａｂｌＯ、Ｒａｂｌ４、Ｒａｂ２１?和?Ｒａｂ２２?則負(fù)責(zé)內(nèi)體的循??環(huán)＾３５１３￥５１＜；３／３１１（１〇３口１３１１
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 蔡健和;秦碧霞;謝艷;陳永惠;;中國(guó)番木瓜曲葉病毒在南寧的發(fā)生及其煙粉虱傳播和中間寄主初步研究[J];植物保護(hù);2007年01期

2 褚棟,張友軍,叢斌,徐寶云,吳青君;云南Q型煙粉虱種群的鑒定[J];昆蟲知識(shí);2005年01期

本文編號(hào)：2855202