本文關鍵詞：不同煙粉虱隱種傳播中國番木瓜曲葉病毒的能力比較及機制研究

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【摘要】：20世80年代以來,隨著全球氣候變暖以及頻繁的貿易、運輸等人類活動,煙粉虱在世界各地廣泛暴發(fā)。煙粉虱暴發(fā)往往導致雙生病毒病的流行,并危害包括木薯、番茄、棉花和煙草等在內的多種重要經濟作物,造成了巨大的損失。中國番木瓜曲葉病毒(Papaya leaf curl China virus, PaLCuCNV)屬于雙生病毒科(Geminiviridae)菜豆金色花葉病毒屬(Begomovirus),該屬病毒只能通過煙粉虱傳播而擴散。很多研究表明,煙粉虱是一個物種復合體,不同煙粉虱隱種傳播同一種雙生病毒的特性不同。為了明確不同煙粉虱隱種傳播PaLCuCNV的能力,我們比較了兩個入侵隱種Middle East-Asia Minor 1(MEAM1)、Mediterranean (MED)和兩個土著隱種Asia 1、Asia Ⅱ 7獲取、存留和傳播該病毒的能力；同時我們還以兩個入侵煙粉虱MEAM1和MED為對象,深入研究了兩種煙粉虱傳播PaLCuCNV能力差異的生理和分子機制。主要研究結果如下：(1)比較四個煙粉虱隱種傳播中國番木瓜曲葉病毒的能力四個煙粉虱隱種都可以從帶毒番茄上獲取PaLCuCNV。MED在帶毒植物上飼毒30 min時,開始有10%的個體帶毒；當在帶毒植物上飼毒1h時,另外三個隱種也開始有10%的個體帶毒。隨著在飼毒時間的延長,四個隱種帶毒的比例逐漸上升；當飼毒24 h時,MEAM1、MED和Asia Ⅱ 7帶毒率達100%；Asia 1飼毒48 h后帶毒率也上升到100%。而且,四個隱種均可持續(xù)存留PaLCuCNV,但是隨著持毒時間的延長MED、Asia Ⅱ7和Asia 1帶毒率逐漸降低；Asia 1帶毒率減少速度最快,持毒25 d時已經檢測不到病毒的存在；MED和Asia Ⅱ 7持毒40 d時,煙粉虱帶毒率為50-60%；而MEAM1持毒能力最強,持毒30d時帶毒率依舊為100%,而持毒40 d時帶毒率下降到80%。四個煙粉虱隱種單頭傳毒均可引起番茄發(fā)病,且MEAM1的傳毒效率要顯著高于另外三個煙粉虱隱種的傳毒效率。番茄發(fā)病的比例也隨接種密度的升高而升高。當每株番茄用1頭煙粉虱去傳毒時,MED和Asia 1的傳毒效率均低于10%,Asia Ⅱ 7的傳毒效率只有33%,但是MEAM1卻高達80%。而且,PaLCuCNV病毒量在四個煙粉虱隱種體內的積累也與煙粉虱傳播PaLCuCNV的效率呈正相關。上述結果表明,四個煙粉虱隱種都可以獲取、存留和傳播PaLCuCNV,但是傳播效率不同,MEAM1是PaLCuCNV最有效的傳毒介體。且煙粉虱傳播PaLCuCNV的能力與其體內的病毒量呈正相關。(2) MEAM1和MED煙粉虱傳播PaLCuCNV能力差異的生理和分子機制通過比較一直在PaLCuCNV感病番茄上飼養(yǎng)的MEAM1和MED煙粉虱的傳毒效率發(fā)現,即使通過更長時間的獲毒和傳毒,MED的傳毒效率只有5%,相反MEAM1的傳毒效率高達93%,而且MEAM1煙粉虱體內的病毒量顯著高于MED體內的病毒量。煙粉虱持續(xù)獲毒和持毒的結果表明,MEAM1體內病毒量一直高于MED體內的病毒量。對蜜露進行絕對定量的結果顯示,煙粉虱分泌蜜露中病毒含量很高,且MED分泌蜜露中的病毒量在48h時顯著高于MEAM1,表明MED體內較低病毒量可能是因為病毒從其消化道進入煙粉虱體內的效率較低,更多的病毒隨蜜露被排出體外。而MEAM1煙粉虱體內較高病毒量并非是由于從植物韌皮部取食了更多的病毒量,而是因為更多的病毒由MEAM1的消化道進入體內。通過實時熒光定量PCR和免疫熒光技術研究PaLCuCNV在兩種煙粉虱體內的分布發(fā)現,MEAM1中腸、血淋巴和頭胸中的相對病毒含量要顯著高于MED相應組織的相對病毒含量,表明PaLCuCNV穿過MED中腸腸壁的效率很低,顯著低于病毒穿過MEAM1中腸腸壁的效率,進而影響了煙粉虱的獲毒、持毒與傳毒。通過將TYLCV CP部分序列與PaLCuCNV CP的部分序列互換得到mPaLCuCNV和mTYLCV, MED獲取InPaLCuCNV的效率很高,變得與MEAM1沒有差異,且中腸定量PCR和免疫熒光試驗也表明mPaLCuCNV可以高效地由MED的消化道中進入其中腸組織中,這與兩個煙粉虱隱種獲取TYLCV的情況一致；相反的是,mTYLCV在MED體內的相對含量要顯著低于在MEAM1體內的相對含量,且中腸定量PCR和免疫熒光試驗也表明nTYLCV穿過MED中腸腸壁的效率很低,顯著低于病毒穿過MEAM1中腸腸壁的效率,這與兩個煙粉虱隱種獲取PaLCuCNV的情況一致。上述結果表明PaLCuCNV穿過MED中腸腸壁的效率限制了病毒在其體內的積累,而且PaLCuCNV能否高效地進XMED煙粉虱體內與PaLCuCNV CP的第82-221位氨基酸有關。綜上所述,本文研究了四個煙粉虱隱種獲取、存留和傳播PaLCuCNV的能力;同時揭示了不同煙粉虱隱種獲取PaLCuCNV差異的生理和分子機制。這些結果不僅可以為農業(yè)生產提供一定的理論基礎,還促進了對煙粉虱-雙生病毒互作的認識。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S43

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