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玉米褪绿斑驳病毒(Maize chlorotic mottle virus, MCMV)和麝香石竹斑驳病毒(Carnation mottle virus, CarMV)分别是番茄丛矮病毒科Tombusviridae玉米褪绿斑驳病毒属Machlomovirus和麝香石竹斑驳病毒属Carmovirus代表成员。本研究利用冷冻电镜单颗粒技术对MCMV、CarMV病毒粒子进行三维重构,同时结合传统的电子显微技术,对MCMV细胞内复制场所及细胞病理进行探索。应用冷冻电镜单颗粒技术对MCMV病毒粒子的三维结构进行解析,获得该病毒粒子3.6埃分辨率的结构,揭示了衣壳蛋白亚基C-端序列的空间位置,显示了MCMV不对称单元的高度紧凑性。结合病毒粒子表面2-次对称轴附近的缝隙,说明不对称单元在MCMV结构稳定中起着非常重要的作用。通过与其他病毒表面结构特征比较,分析了暴露于病毒粒子表面的残基位点,揭示了该病毒与介体传播相关的功能位点,为进一步研究MCMV的传播机制提供了必要的结构证据。同时对获得的番茄丛矮病毒科与南方大豆花叶病毒属Sobemovirus 12种病毒的衣壳蛋白,进行氨基酸序列,亚基结构及二十面体结构的比较,发现MCMV与番茄丛矮病毒科藜属成员藜花叶病毒(Panicum Mosaic Virus, PMV)具有很近的亲缘关系。同时,利用冷冻电镜单颗粒技术对CarMV在四种条件下(Ca-pH7、EDTA-pH7、Ca-pH5和EDTA-pH5)的三维结构进行重构,四个重构之间的结构差异表明钙离子对CarMV粒子结构维持不起主要作用。结合病毒衣壳内表面电荷分布,推测不对称单元中心为CarMV基因组脱衣壳提供通道,了解CarMV基因组脱衣壳机制,对CarMV引起的病毒病防治具有重要意义。对感染MCMV的玉米叶片进行细胞病理分析,发现病毒粒子在细胞质中大量积累,过氧化物体和线粒体病变显著：过氧化物酶体增生并聚集,膜内侧形成周边小泡,后期发展成多泡体。通过对复制中间产物及复制酶进行免疫胶体金标记,确定MCMV基因组复制发生在过氧化物酶体膜周边小泡内。通过电子断层成像技术对膜周边小泡结构进行三维重构,发现膜周边小泡结构源于过氧化物酶体膜内陷。同时发现多泡体内含有尺寸较大且包含无定形物质大泡结构,利用电子断层成像技术对相邻多泡体之间连接进行三维重构,发现大泡结构源于多泡体膜的局部内陷。利用MCMV多克隆抗体对病毒衣壳蛋白进行免疫胶体金标记,结果发现病毒的衣壳蛋白除了定位在细胞质,在大泡中也大量存在,结合病毒侵染后期多泡体中结晶状排列的病毒粒子,推测MCMV组装发生在多泡体大泡中。对结晶状排列病毒粒子的取向进行分析,发现病毒粒子通过围绕5次对称轴loop进行相互作用,推测这种相互作用在病毒粒子组装及释放中起着非常重要的作用。线粒体病变主要是囊泡化,在囊泡中积累大量丝状物质,且病变程度随侵染时间的加长而加剧。高压冷冻结果进一步表明,丝状物质在膜间隙中积累导致线粒体缢裂成多个小线粒体结构,推测MCMV侵染导致了线粒体结构的异常增生。对MCMV细胞病理和复制机理的电子显微学研究,对揭示MCMV生命周期,进一步探索该病毒的侵染机制提供了理论依据,对MCMV引起的病毒病防治具有指导意义。