【摘 要】
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水稻矮缩病毒(rice dwarf virus,RDV)是植物呼肠孤病毒属(Phytoreovirus),的成员,其基因组包括12段分节的双链RNA,是一种由昆虫持久增殖型传播(persistent propagative transmiss
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水稻矮缩病毒(rice dwarf virus,RDV)是植物呼肠孤病毒属(Phytoreovirus),的成员,其基因组包括12段分节的双链RNA,是一种由昆虫持久增殖型传播(persistent propagative transmission)的植物病毒。这种特殊的病毒/昆虫/植物三者之间的关系为我们研究植物病毒的起源进化及病毒准种结构提供了条件。在本研究中,我们比较了两个不同寄主对RDV种群结构变化的影响。长期保存于植物寄主中的RDV在S2和S10基因上逐渐积累了无义突变,从而不再表达编码蛋白,并完全丧失了传播能力;与之相反,保存在昆虫细胞中六年的RDV仍然保存了完整的、具有蛋白编码功能的基因组。因此,S2编码的P2蛋白和S10编码的Pns10蛋白在两个寄主系统中受到不同选择压的筛选,而且在植物中积累的突变在昆虫中是有害的。此外,通过昆虫细胞或昆虫个体的筛选能够排除在植物中积累的有害突变,纯化得到野生型的病毒。结合以前的研究:1)RDV在昆虫中能够经卵传播而在植物中不能经过种子传播;2)引起植物的严重病症而不引起昆虫的病症。我们推论RDV早期是一个昆虫病毒;而后在昆虫的取食过程中暂时进入植物体内,但不能在植物体内复制;最后取得了在植物中复制的工具并演化成了现代的可以在植物细胞中复制并在植物体内进行系统运动的RDV。
而对与RDV同属的病毒水稻瘤矮病毒(rice gall dwarf virus,RGDV)的研究发现,长期保存在水稻中的RGDV也逐渐降低了对昆虫细胞的侵染效率,进而失去了传播到水稻中的能力。对提纯病毒粒子的结构蛋白分析显示在传播缺陷型RGDV中次要外壳蛋白P2丢失;基因组序列分析显示编码P2蛋白的S2基因突变为缺失干扰型RNA(defective interference RNA,DI RNA)。进一步分析显示DI RNA的积累量与病毒在植物中保存的时间成正比。而VCM的筛选能够排除DI RNA,从而得到野生型的病毒。综上所述,当病毒保存在昆虫介体中时,全长的有蛋白编码功能的S2在群体中占有绝对优势,传播到水稻中后,DI RNA以其高复制效率逐渐积累,并取代了全长S2的位置,成为优势群体。全长的S2作为昆虫选择壁垒的记忆残留在病毒准种中可以维持数年。
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