本文關(guān)鍵詞：煙草脈帶花葉病毒和馬鈴薯X病毒的協(xié)生作用及二者侵染本氏煙的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析　出處：《山東農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：馬鈴薯Y病毒屬成員與馬鈴薯X病毒(Potato virus X,PVX)在生產(chǎn)中常常復(fù)合侵染植株產(chǎn)生協(xié)生作用,引起更為嚴(yán)重的癥狀。煙草脈帶花葉病毒(Tobacco vein banding mosaic virus,TVBMV)是馬鈴薯Y病毒屬的一個(gè)確定種,能夠自然侵染煙草、馬鈴薯、番茄等茄科作物,在生產(chǎn)中的危害逐年加重。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用,利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)對(duì)植物轉(zhuǎn)錄本分析的研究逐漸成為熱點(diǎn),但是應(yīng)用于研究病毒協(xié)生作用的分子機(jī)制方面的報(bào)道還很少。本研究以實(shí)驗(yàn)室自主構(gòu)建的攜帶GFP的TVBMV侵染性克隆、將HC-Pro的CDN基序中D198突變?yōu)镵并將中間區(qū)域的IGN突變?yōu)镈EN而失去協(xié)生能力的弱毒突變體以及PVX侵染性克隆為基礎(chǔ),研究TVBMV與PVX的協(xié)生作用,并利用RNA-Seq技術(shù)研究TVBMV野生型及弱毒突變體分別與PVX復(fù)合侵染本氏煙過程中差異表達(dá)的寄主基因,研究馬鈴薯Y病毒屬病毒與PVX協(xié)生作用影響的寄主代謝通路;利用小RNA測(cè)序技術(shù)鑒定侵染芝麻的病毒種類,克隆獲得1個(gè)TVBMV芝麻分離物的全基因組序列并分析了其分子變異情況。具體結(jié)果如下:從病害癥狀、病毒含量等方面研究了TVBMV與PVX的協(xié)生。本氏煙接種PVX后第10天,系統(tǒng)葉片表現(xiàn)花葉癥狀;TVBMV與PVX共同接種本氏煙,在系統(tǒng)葉片引起花葉及卷曲癥狀,導(dǎo)致植株生長(zhǎng)遲緩;弱毒突變體與PVX共同接種本氏煙,僅在植株上部葉片引起輕微的花葉癥狀。TVBMV與PVX共同接種后第14天,本氏煙植株出現(xiàn)矮化和壞死,弱毒突變體與PVX復(fù)合侵染僅引起與PVX相同的花葉癥狀。共同接種本氏煙后第20天,TVBMV與PVX協(xié)生加重了病害癥狀、顯著抑制煙草植株的生長(zhǎng),并造成了植株頂部葉片的壞死,而無協(xié)生作用的弱毒突變體與PVX復(fù)合侵染僅造成了與PVX單獨(dú)侵染相似的花葉癥狀。ELISA檢測(cè)結(jié)果表明,TVBMV與PVX復(fù)合侵染在接種后第6天TVBMV病毒積累量開始明顯升高,并且與單獨(dú)接種TVBMV的本氏煙中病毒積累量相當(dāng);弱毒突變體與PVX復(fù)合侵染后TVBMV病毒積累量遠(yuǎn)低于野生型TVBMV與PVX復(fù)合侵染的本氏煙,且病毒積累量一直維持在較低水平。利用RNA-Seq技術(shù)研究了TVBMV野生型及弱毒突變體分別與PVX復(fù)合侵染過程中本氏煙的轉(zhuǎn)錄組變化情況。病毒在接種后第2天大量復(fù)制,接種后第2天的接種葉片及第10天的系統(tǒng)葉片中均含有大量的病毒RNA,clean reads能比到本氏煙參考基因組上的較少。GO富集分析顯示,TVBMV與PVX的復(fù)合侵染導(dǎo)致大量寄主基因發(fā)生異常表達(dá),干擾了寄主的正常代謝,影響了寄主蛋白和酶代謝相關(guān)基因、DNA復(fù)制相關(guān)基因、光合作用相關(guān)基因等,使寄主產(chǎn)生一系列的細(xì)胞組分、生物過程、分子功能的改變。與弱毒突變體與PVX的侵染相比,侵染前期TVBMV與PVX協(xié)生影響DNA復(fù)制通路17個(gè)基因上調(diào)表達(dá),系統(tǒng)侵染后造成與細(xì)胞壁合成相關(guān)的33個(gè)基因和與光合作用相關(guān)的蛋白復(fù)合體及外周天線61個(gè)基因的下調(diào)表達(dá)以及RNA沉默途徑DCL2和RDR1基因的上調(diào)表達(dá)。KEGG分析表明,與弱毒突變體與PVX的侵染相比,TVBMV與PVX協(xié)生,誘導(dǎo)核糖體合成相關(guān)基因的表達(dá)以幫助病毒蛋白合成;之后通過抑制光合作用相關(guān)代謝通路,抑制細(xì)胞壁合成相關(guān)酶的代謝通路,調(diào)節(jié)激素介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,引起植株的花葉和壞死。同時(shí),植物的SA信號(hào)途徑受到誘導(dǎo),產(chǎn)生大量PR蛋白以防御病毒的侵染。將從濟(jì)南章丘芝麻田中采集的表現(xiàn)黃綠花葉、細(xì)葉及皺縮的芝麻病株葉片進(jìn)行小RNA測(cè)序,檢測(cè)到西瓜花葉病毒(Watermelon mosaic virus,WMV)、菜豆普通花葉病毒(Bean common mosaic virus,BCMV)和煙草脈帶花葉病毒(TVBMV)等三種馬鈴薯Y病毒屬病毒,其中TVBMV能夠自然侵染芝麻系首次報(bào)道,也是TVBMV能夠侵染除茄科以外作物的首次報(bào)道。進(jìn)一步RT-PCR及血清學(xué)檢測(cè)證實(shí)了小RNA的測(cè)序結(jié)果。利用步移擴(kuò)增和5'RACE方法獲得了TVBMV-Zhangqiu分離物的全基因組序列,其全基因組序列為9596個(gè)核苷酸。TVBMV-Zhangqiu分離物與山東沂源的YY分離物(JN630472)的核苷酸及氨基酸一致率最高,分別為97.89%和99.06%;系統(tǒng)進(jìn)化分析表明,TVBMV-Zhangqiu分離物聚類到來源于中國大陸的MC組;重組分析表明TVBMV-Zhangqiu分離物是SDYS1與YN分離物的潛在重組體,屬于MC組的組內(nèi)重組,其基因組的主要親本是SDYS1,8642nt-9533 nt來源于YN;TVBMV-Zhangqiu與TVBMV-HN39接種芝麻的癥狀存在差異,Zhangqiu分離物接種后僅表現(xiàn)輕花葉癥狀,HN39分離物接種后的芝麻植株花葉明顯且生長(zhǎng)遲緩、植株矮化。
【學(xué)位授予單位】：山東農(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)】：S432.41

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1 魯瑞芳,郭明,李為民,梁小波,彭學(xué)賢;馬鈴薯Y病毒蚜傳輔助成分介導(dǎo)PVX/PVY協(xié)生作用[J];病毒學(xué)報(bào);2001年03期

2 魯瑞芳,李為民,王海云,郭明,彭學(xué)賢;馬鈴薯Y病毒HC-Pro中心區(qū)域在病毒協(xié)生作用中的主導(dǎo)地位[J];生物工程學(xué)報(bào);2001年03期

3 郭興啟,馮p，

本文編號(hào)：1309005