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病毒侵染通常会破坏寄主植物正常的生理活动,导致植物异常症状产生,从叶片黄化到植株发育异常甚至整株死亡。黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)是目前世界上发生最广泛、对农作物危害最严重的植物病毒。卫星RNA(satellite RNA,satRNA)对CMV引起的寄主症状往往具有减弱作用,也有一些satRNAs对CMV的致病性没有明显影响,或具有明显的加重作用。近年来,越来越多的研究表明,在病毒侵染寄主诱导症状产生的过程中,植物体内的小RNA分子起着重要作用,其中主要是microgNAs(miRNAs)和small interfering RNAs(siRNAs)。miRNAs是非编码的小RNA,广泛存在植物组织中,它们基于与靶标mRNA的序列互补,可以对靶标mRNA的表达进行调控。与其他环境胁迫因子相似,病毒侵染导致寄主植物症状的产生是由许多基因表达调控因子和信号通路交互作用的结果,而miRNAs在此过程中的机理尚未完全清楚。这一方面由于对migNA的检测有困难,仍有部分miRNAs尚未被认识到;另一方面不同的病毒致病决定因子对寄主抗病毒RNA沉默途径的干扰机制不同。
本研究应用实时荧光定量PCR(Real-time RT-PCR)技术,研究了CMV国际标准株系CMV-Fny、基因突变体CMV-Fny△2b、添加致弱卫星的CMV-Fny-satYn12、添加非致弱卫星的CMV-Fny-satT1以及番茄不孕病毒(Tomato aspermy virus,TAV)侵染番茄后,寄主miRNA及其靶标mRNA表达量的特异性变化,结合CMV-Fny基因表达量的差异变化情况,探讨CMV致病决定子2b蛋白以及其寄生因子satRNAs干扰寄主miRNA沉默途径的作用,从病毒基因表达量和寄主miRNA及其靶标mRNA表达量方面来分析病毒侵染导致寄主症状产生的原因。研究结果显示,添加两种卫星后,辅助病毒的病毒基因都降低了;相比于非致弱卫星T1,致弱卫星Yn12对辅助病毒CMV-Fny的病毒基因表达量有更大程度的降低。所检测的番茄叶片组织中的11条miRNAs和10条靶标mRNAs的表达量在CMV-Fny和TAV-Bj侵染后都有了不同程度的上升。添加satYn12后明显地抑制了辅助病毒对miRNAs表达量的上调程度,而添加satT1并未明显改变辅助病毒对寄主miRNAs的影响。缺失2b基因的CMV-Fny△2b侵染后番茄叶片中的病毒基因表达量很低,与Mock相当,其对寄主miRNA及靶基因的表达量也几乎没有影响,显示出CMV2b基因在致病过程中的重要性。这些结果为揭示卫星对CMV致病性影响的关系、植物miRNAs及其靶标mRNAs与病毒侵染的关系进而阐明病毒-寄主互作的分子机制提供了一些理论依据。