论文部分内容阅读
植物多分体负义链RNA病毒是农业生产上非常重要的一类植物病毒,由其引致的病毒病害每年在世界范围内对农作物生产造成重大的经济损失;同时,该类病毒因其基因组结构独特,具有重要的研究价值。从发现至今,研究人员通过不懈努力,逐渐提高了对这类病毒生物学过程的认识;但是,关于该类病毒的移动机制尚不清楚。番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt tospovirus, TSWV)是植物多分体负义链RNA病毒的代表性成员。在本研究中,选用TSWV作为研究对象,以该病毒的核衣壳蛋白N和移动蛋白NSm作为切入点,研究植物多分体负义链RNA病毒的胞内和胞间运动机制。研究主要集中在以下两个方面:1、番茄斑萎病毒核衣壳蛋白胞内运动研究除移动蛋白之外,植物病毒编码的多种蛋白可以沿着微丝在植物细胞内运动,这种运动对于病毒在植物上的侵染起着关键作用。然而,目前没有关于植物病毒外壳蛋白沿着内质网与微丝网络运动的报道。本研究以番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt tospovirus, TSWV)作为代表,研究植物病毒外壳蛋白在细胞内的细胞生物学特性。研究发现TSWV核衣壳蛋白(Nucleocapsid, N)可以在植物细胞内形成高速运动的颗粒,且这些颗粒沿着内质网与微丝组成的网络运动。用微丝解聚药剂LatrunculinB处理本氏烟草叶片破坏植物细胞中的微丝结构,发现N蛋白颗粒不再运动;而用微管解聚药剂Oryzalin处理破坏植物细胞中的微管结构,对N蛋白的胞内运动没有影响。采用负显性的试验策略,在植物细胞中过表达微丝马达蛋白XI-K的末端区域,发现N蛋白颗粒不再运动。此外,LatrunculinB处理,抑制TSWV在三生烟上侵染形成的局部枯斑,同时延缓病毒在本氏烟草上的系统侵染。本研究首次揭示了植物病毒的外壳蛋白可以在植物细胞内沿着微丝与内质网组成的网络高速运动,这是植物病毒外壳蛋白的一种新的生物学特性。2、植物内质网运输系统在番茄斑萎病毒及其移动蛋白胞间运动中的作用植物病毒穿越胞间连丝侵染到新细胞中。植物内质网(Endoplasmic reticulum, ER)通过细胞壁上的胞间连丝中的内质网小管将所有植物细胞联系在一起,形成联通整株植物的连续ER网络。ER网络被认为是植物体内大分子胞间转运的高速公路,其连续性是植物所特有的。本研究测试了植物ER膜运输系统对番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt tospovirus,TSWV)及其移动蛋白NSm胞间移动的贡献,发现无论瞬时表达还是病毒侵染,TSWV NSm都与ER膜紧密结合。在基因枪介导的瞬时表达试验中,发现NSm-GFP在本氏烟草表皮细胞中发生胞间运动。削弱其与ER膜的结合特性或引致其误定位到其它亚细胞位点的NSm突变体,其胞间运动受到抑制。Brefeldin A破坏本氏烟草表皮细胞中的ER网络后,NSm-GFP胞间运动受到抑制,而GFP胞间扩散不受影响。在ER网络受到破坏的拟南芥突变体rhd3中,NSm-GFP胞间运动效率显著下降,而GFP扩散不受到影响。此外,内质网到高尔基体分泌途径和细胞骨架运输系统不参与TSWV NSm的胞间运动。需要强调的是,TSWV在ER网络缺陷的突变体rhd3上的胞间运动受到抑制,而病毒复制不受影响。本研究中的生物化学、细胞学和遗传学试验数据表明TSWV及其移动蛋白NSm利用ER膜运输系统完成自身在植物上的胞间转运。