【摘要】：番茄斑萎病毒屬(Tospovirus)包括多種檢疫性病毒,番茄斑萎病毒(Tomat spotted wilt virus,TSWV)是其代表種,在世界各地皆有分布,我國(guó)境內(nèi)主要集中在西南地區(qū)�？剐云贩N選育是對(duì)抗病害的一種有效途徑,目前針對(duì)TSWV并已商業(yè)化的抗性基因只有Sw-5b和Tsw兩種。1.番茄免疫受體Sw-5b對(duì)Tospovirus廣譜抗性的分子機(jī)制研究植物和動(dòng)物的細(xì)胞內(nèi)核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域樣受體(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors,NLRs)在監(jiān)測(cè)和阻止不同的病原物侵染時(shí)發(fā)揮重要作用。動(dòng)物的NLRs 一般通過(guò)識(shí)別病原物相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)賦予寄主抗性,而植物NLRs則通過(guò)識(shí)別病原物編碼的特異性效應(yīng)因子來(lái)賦予寄主抗性。本研究中,我們揭示了番茄Sw-5bNLR通過(guò)識(shí)別病毒移動(dòng)蛋白NSm的一段21 aa的保守肽段(NSm21)來(lái)賦予對(duì)不同美洲型Tospoviruses的廣譜抗性。全長(zhǎng)Sw-5b和NB-ARC-LRR結(jié)構(gòu)域直接與NSm21在體外和植物體內(nèi)互作。通過(guò)位點(diǎn)直接突變和結(jié)構(gòu)模型分析,推測(cè)Sw-5b LRR上的R927是與NB-ARC互作的重要位點(diǎn),R927位點(diǎn)的突變能使Sw-5b由自抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)。因此,Sw-5b對(duì)的NSm21識(shí)別很可能減弱了 LRR和NB-ARC結(jié)構(gòu)域的分子間互作,從而最終激活Sw-5b。本研究的結(jié)果首次提供了植物NLR通過(guò)識(shí)別一個(gè)小而保守的病原物效應(yīng)因子衍生的短肽賦予廣譜抗性的例子。2.我國(guó)TSWVTsw抗性突破株系的遺傳差異分析攜帶Tsw基因的抗性辣椒已被廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),但這也迅速造成全世界范圍內(nèi)抗性突破型TSWV株系(resistance breaking,RB)的出現(xiàn)。然而,迄今為止在中國(guó)境內(nèi)尚未有關(guān)于TSWVRB株系的報(bào)道。近些年來(lái),TSWV引起的病毒病在中國(guó)西南的云南省呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。而目前有關(guān)TSWV不同株系之間多樣性的研究仍是空白。本研究以云南省境內(nèi)不同寄主上采集的TSWV為研究對(duì)象,首次發(fā)現(xiàn)在自然條件下TSWV RB株系的產(chǎn)生。我們最初從2012年采集于云南省的萵苣樣本上分離出TSWV萵苣株系(TSWV-LE)。令人驚訝的是,TSWV-LE可以引起攜帶Tsw抗性基因的辣椒的系統(tǒng)壞死。我們緊接著于2015年采集并發(fā)現(xiàn)番茄上分離的株系(TSWV-YN18)和煙草上分離的株系(TSWV-YN53)也能實(shí)現(xiàn)對(duì)Tsw介導(dǎo)的抗性突破。不同的是TSWV-YN18誘導(dǎo)抗性辣椒出現(xiàn)系統(tǒng)環(huán)斑,而YN53引起系統(tǒng)褪綠斑駁。TSWV編碼的NSs蛋白的突變是形成Tsw的抗性突破株系的關(guān)鍵因素。我們發(fā)現(xiàn)TSWV-LE的NSs蛋白保留了誘導(dǎo)HR的能力,而TSWV-YN18和TSWV-YN53已不能誘導(dǎo)HR的產(chǎn)生。但是,這三個(gè)RB株系的NSs蛋白都能抑制RNA沉默。序列分析表明云南境內(nèi)的RB株系與其他以前報(bào)道的RB株系的NSs蛋白之間并未發(fā)現(xiàn)氨基酸的特征位點(diǎn)。然而LE株系的NSs蛋白的兩個(gè)氨基酸位點(diǎn)(F74和K272)導(dǎo)致了它與YN18和YN53 RB株系之間的明顯不同。不同RB株系的出現(xiàn)和Tsw介導(dǎo)抗性防控的失敗,給中國(guó)西南地區(qū)本土辣椒作物的種植造成了嚴(yán)重威脅。
【圖文】：

圖１－１五種主要Ｒ基因的基因結(jié)構(gòu)（Ｄａｎｇｌｅ／ａ／．，２００１）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｆｉｖｅ邋ｍａｉｎ邋ｇｅｎｅｔｉｃ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｒ邋ｇｅｎｅ逡逑ＮＬＲｓ與Ａｖｒ蛋白的互作模式逡逑接互作逡逑物Ｒ蛋白能與病原物的Ａｖｒ蛋白直接互作，激活下游抗病信號(hào)途徑，導(dǎo)致Ｒ，限制病原物的系統(tǒng)侵染（Ｓｃｏｆｉｅｌｄ邋ｅ／ａ／．，１９９６）。比如：水稻的Ｒ蛋白Ｐｉ菌（Ｍａ職ｍ／ｊｗ／心邋ｗｊｚａｅ）的Ａｖｒ－Ｐｉｔａ蛋白可直接相互作用，而Ｐｉ－ｔａ的Ｃ端一旦發(fā)生突變，就會(huì)失去與Ａｖｒ－Ｐｉｔａ蛋白的結(jié)合能力，，水稻表現(xiàn)為感病。逡逑接互作逡逑作分為兩種。第一種可以稱為“保衛(wèi)機(jī)制”：病原物的Ａｖｒ蛋白可作為毒植物細(xì)胞內(nèi)與抗性有關(guān)的靶標(biāo)，從而抑制寄主對(duì)病原物的防御。如果寄主攜帶基因，Ａｖｒ攻擊粑蛋白時(shí)會(huì)被Ｒ蛋白發(fā)現(xiàn)，Ｒ蛋白結(jié)合Ａｖｒ－粑蛋保衛(wèi)植物的靶標(biāo)蛋白免受Ａｗ攻擊并激活防御反應(yīng)。比如：丁香假單ｖｒＢ、Ａｖｒ－Ｒｍ邋丨ＲＰ、ｖｒ

圖１－２植物ＮＬＲｓ識(shí)別病原物效應(yīng)因子的模型（Ｃａｐｌａｎｅ／＜邋２００８）
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S436.412

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本文編號(hào)：2687236