【摘 要】
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双生病毒科菜豆金黄花叶病毒属病毒依赖烟粉虱以持久循回方式传播,病毒的CP蛋白在烟粉虱的传毒过程中至关重要。已有研究表明烟粉虱与病毒之间的互作关系差异显著,与不同的烟粉風隐种、不同的寄主植物以及不同的病毒或者同一病毒的不同株系组成的不同组合有关,但烟粉虱传播双生病毒的分子机制研究较少。苎麻花叶病毒(Ramie mosaic virus,RaMoV)是在我国新发现的双组份双生病毒,通过烟粉虱传播扩散。
【基金项目】
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国家自然科学基金“烟粉虱与苎麻花叶病毒CP互作蛋白的鉴定和功能分析”(31601609); 湖南省自然科学基金“通过转录组解析RaMoV对Q型烟粉虱生物学特性的影响”(2018JJ3307);
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双生病毒科菜豆金黄花叶病毒属病毒依赖烟粉虱以持久循回方式传播,病毒的CP蛋白在烟粉虱的传毒过程中至关重要。已有研究表明烟粉虱与病毒之间的互作关系差异显著,与不同的烟粉風隐种、不同的寄主植物以及不同的病毒或者同一病毒的不同株系组成的不同组合有关,但烟粉虱传播双生病毒的分子机制研究较少。苎麻花叶病毒(Ramie mosaic virus,RaMoV)是在我国新发现的双组份双生病毒,通过烟粉虱传播扩散。本研究以RaMoV和MED烟粉虱为模型,明确MED烟粉虱对RaMoV的获毒、持毒和传毒能力,以及RaMoV对烟粉虱的影响;比较RaMoV侵染前后MED烟粉虱的转录组,从转录水平解析两者之间的互作机制;筛选并鉴定MED烟粉虱与RaMoV互作相关蛋白,解析靶标蛋白的基因功能。主要研究结果如下:1.研究了侵染RaMoV的MED烟粉虱寿命及产卵量。带毒烟粉虱雌虫的寿命比健康雌虫短4 d,但统计分析表明,RaMoV对MED烟粉虱雌虫的寿命及产卵量均无显著影响。另一方面,比较MED烟粉虱雌雄虫对RaMoV的获毒、持毒及传毒能力,发现MED烟粉虱雌虫获毒能力、传毒效率均显著高于雄虫,这说明不同性别的MED烟粉虱对RaMoV的传播能力存在差异。2.以MED烟粉虱高带毒(RaMoV)种群和无毒种群进行转录组学测序。对转录组学数据探讨和分析,发现RaMoV侵染前后烟粉虱重要生物学途径的大量基因表达差异显著,如α-葡萄糖苷酶相关基因、自噬相关通路多数基因和解毒代谢相关基因等。说明烟粉虱在传播RaMoV的过程中,烟粉虱蛋白与病毒蛋白发生互作,参与病毒的获取与传播过程。3.以RaMoV CP蛋白为诱饵,利用酵母双杂交体系,对MED烟粉虱高带毒种群c DNA文库进行筛选,获得一系列候选蛋白。通过酵母双杂交和GST pull-down实验进一步验证已知蛋白之间的互作关系,明确烟粉虱锌指蛋白330(ZNF330)与病毒CP蛋白互作。ZNF330蛋白在进化上高度保守,其同源蛋白存在于从线虫到人类的多个生物种属中。4.生物信息学分析ZNF330蛋白的功能,预测了其结构域、跨膜区域、糖基化位点及疏水性等。q PCR分析表明,ZNF330在MED烟粉虱取食RaMoV动态过程中的变化趋势与虫体内病毒量的增加正相关。通过RNAi和q PCR技术,分析了ZNF330在MED烟粉虱传播RaMoV过程中的作用机制,发现ZNF330被干扰后的烟粉虱取食带毒植株后,昆虫体内病毒积累量显著升高。综上所述,本研究工作揭示了MED烟粉虱对RaMoV的传毒能力,筛选鉴定了互作靶标蛋白ZNF330,初步分析了该蛋白在病毒传播过程中的生物学功能。这些结果可以帮助解析和预测田间苎麻花叶病毒病的流行,深入了解烟粉虱的传毒机制以及开展田间病毒病和传毒介体的防治提供了新的理论基础和思路。
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