马铃薯Y病毒(Potato virus Y, PVY)、烟草脉带花叶病毒(Tobacco vein banding mosaic virus, TVBMV)、芜菁花叶病毒(Turnip mosaic virus, TuMV)和小西葫芦黄花叶病毒(Zucchini yellow mosaic virus, ZYMV)分别是危害茄科作物、十字花科蔬菜和葫芦科作物的主要病毒。本研究分析了这4种马铃薯Y病毒属病毒的分子变异以及蚜传辅助成分-蛋白酶(helper component proteinase,HC-Pro)部分结构变化对抑制RNA沉默功能的影响。马铃薯Y病毒(PVY):1.本研究测定了山东省、河南省、安徽省、甘肃省和黑龙江省等地烟草和马铃薯上44个PVY分离物3′-端基因组(包括部分NIb、完整CP和3′-UTR)片段,以及其中25个分离物的HC-Pro基因并测定其序列。首次根据HC-Pro和CP编码区序列分析了中国烟草上PVY的遗传进化和分子变异情况。结果表明,中国烟草上PVY种群具有很高的遗传多样性,除了PVYN和PVYO外,还发现PVYN:O和PVYNTN株系在我国烟草上发生,而且PVYN:O是最流行的株系。2.遗传多样性分析证明,PVY CP编码区在其进化过程中处于正向或多样化选择,而HC-Pro编码区处于负向或纯化选择。进一步分析显示,寄主适应性和地理来源在PVY CP编码区进化过程中起作用。芜菁花叶病毒(TuMV):1.利用生物学、血清学和分子生物学手段首次证明潍县萝卜红心病的病原是TuMV,并对其病害循环进行了研究。在此基础上,克隆了其CP基因,并构建了其表达载体,使其在大肠杆菌中得到了正确表达,为制备特异性抗血清奠定了基础。2.本研究测定了2004-2007 4年间中国十字花科蔬菜上44个TuMV分离物3′-端基因组(包括部分NIb、完整CP和3′-UTR)序列,与GenBank上有明确寄主的74个TuMV中国分离物及100个东亚分离物的CP基因及3′-UTR序列比较,并对其遗传进化及分子变异情况进行了分析。结果表明,本研究得到的44个分离物3′-端基因组片段大小为1125 bp或1126 bp,均包括48 bp的NIb基因序列、867 bp的CP基因序列、210 bp或211 bp的3’-UTR。这44个分离物在系统进化树上属于3个组,分别对应basal-BR、Asian-BR和world-B。首次发现中国basal-BR分离物的存在,并且发现了14个中国分离物属于basal-BR种群。3.重组分析结果,WFLB-04、BJ1-06、BJ2-06 3个分离物CP基因及3′-UTR可能发生了重组。4.分析了东亚144个分离物TuMV CP基因序列的遗传多样性,表明CP编码区在进化过程中氨基酸非常保守,处于负向或纯化选择压力,寄主选择性、地理来源等因素对其遗传多样性影响较小。烟草脉带花叶病毒(TVBMV):1. TVBMV在中国烟草上的发生呈上升趋势,现已成为烟草生产上一种主要病毒,逐渐受到人们的重视。本研究测定了山东、河南、安徽、云南等地烟草上12个TVBMV分离物的3’-端基因组片段(包括部分NIb、完整CP和3′-UTR),与GenBank上仅有4个分离物的基因组部分序列进行比较发现,这些分离物表现出一定的地理相关性。YN9和YND两分离物NIb和CP的切割位点为Q/N,其它分离物均为Q/G(马铃薯Y病毒属病毒普遍存在)。2.本研究构建了YND分离物CP基因的原核表达载体,使其在大肠杆菌中得到了高效表达,并制备了相应的特异性抗血清,为在生产上快速检测TVBMV奠定了基础。小西葫芦花叶病毒(ZYMV):1.采用RT-PCR的方法,对采自山东聊城的一表现严重花叶、黄化、蕨叶及果实畸形的南瓜样品进行了检测,同时扩增到了ZYMV、WMV、TMV和CMV 4种病毒的基因组片段,说明该样品受到这4种病毒的复合侵染。2.根据CP基因核苷酸序列构建的系统进化树显示:42个ZYMV分离物可划分为6个基因型,本研究得到的分离物与Con、Cal、Flo等11个分离物属于基因型Ⅲ。ZYMV中国分离物的变异性最大,不同地区的ZYMV分离物表现出一定的地域相关性。HC-Pro结构与功能的关系:为明确HC-Pro参与蚜传和协生的基序对抑制RNA沉默是否有影响,针对参与蚜虫传毒和协生的基序设计一系列引物,获得了3个HC-Pro的突变体,通过农杆菌共浸润法,根据报告基因GFP的表达情况分析了不同突变体对抑制RNA沉默的影响。结果表明,Phe7、Asn12的缺失及同时将Ile250和Gly251分别突变为Asp和Glu得到的相应突变体均使HC-Pro丧失对RNA沉默的抑制活性,说明这3个位点参与HC-Pro抑制RNA沉默功能。