灰飞虱体内昆虫病毒种类鉴定及一种类复制酶置换四体病毒(LsPLV)的发现

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灰飞虱(Laodelphax striatellus Fallén)属于半翅目蜡蝉总科飞虱科昆虫,是危害水稻、小麦、玉米等禾本科粮食作物的重要农业害虫。灰飞虱以刺吸式口器取食作物韧皮部汁液,危害农作物生长的同时,还作为昆虫介体传播众多植物病毒,引起农作物严重的病毒病害。为了对其进行有效的生物防治,挖掘灰飞虱体内昆虫病毒资源显得尤为重要。本论文利用高通量测序技术鉴定灰飞虱体内病毒种类,发现了一种新的类复制酶置换四体病毒,并对该病毒全基因序列及生物功能特性展开了研究,为以后进一步利用该病毒进行害虫生物防治提供了重要参考。1.鉴定灰飞虱携带的昆虫病毒种类。提取灰飞虱总RNA,构建相应的测序文库,分别利用小RNA深度测序和宏病毒组测序两种高通量测序技术对灰飞虱体内病毒种类进行分析鉴定。测序原始数据经筛选和拼接后,进行病毒数据库比对。结果显示,小RNA测序得到13种病毒,涉及8个病毒科和2种未分类病毒,宏病毒组测序鉴定到56种病毒,隶属23科27属以及一些未分类的病毒,表明灰飞虱体内昆虫病毒种类丰富。2.根据鉴定结果,发现一种未分类的RNA病毒与果蝇A病毒有一定同源性,推测为一种新病毒。设计引物,克隆出其依赖RNA的RNA聚合酶(Rd RP)基因1-1932位核酸序列,经Blast比对和系统进化分析,在氨基酸序列中发现Rd RP掌型亚结构域保守区呈现复制酶置换四体病毒科(Permutotetraviridae)病毒所具有的“C–A–B”排列样式,确定其为一种新的类复制酶置换四体病毒,暂命名为Laodelphax striatellus permutotetra-like virus(Ls PLV)。通过病毒序列逐段扩增拼接和RACE,获得Ls PLV全基因序列,该+ss RNA病毒基因组全长4667 nt,编码复制酶Rd RP和外壳蛋白VP两个蛋白。这是首次在半翅目昆虫中发现类复制酶置换四体病毒。3.从灰飞虱体内克隆1113 bp的Ls PLV外壳蛋白基因VP,构建原核表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导蛋白表达、亲和层析纯化,获得分子量大小约60k D的融合蛋白,免疫兔子后获得VP多克隆抗体。该抗体间接ELISA效价达1:256000,可以与VP蛋白发生特异性反应,可用于Ls PLV的检测。4.利用真核表达载体在昆虫细胞中表达VP蛋白,VP表达后未对细胞展现出致病性,免疫荧光标记和细胞核/质组分蛋白检测显示,VP在细胞质和细胞核中均有分布,说明VP蛋白可进入细胞核。水稻条纹病毒(RSV)侵染实验显示,VP可促进RSV侵染昆虫细胞。以灰飞虱病毒粗提液侵染细胞,发现Ls PLV可以侵染昆虫细胞,这为后续构建Ls PLV感染性克隆奠定了基础。
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