NbHAD1基因在芜菁花叶病毒侵染过程中的功能研究

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本氏烟(Nicotiana benthamiana)Haloacid dehalogenase 1(NbHAD1)是卤酸脱卤酶类水解酶家族蛋白,目前对这类家族成员的解析多为其生理生化方面的表征,但是关于其在病毒侵染过程中的功能尚未有报道。为了 了解其在病毒侵染过程中的功能,我们初步开展了系列研究。qRT-PCR分析了NbHAD1基因在病毒侵染前后的表达变化。利用Target P1.1serve信号肽预测软件预测NbHAD1转运肽位置,并利用激光共聚焦显微镜分析了其在细胞内的定位。采用TRV介导的基因沉默技术将本氏烟NbHAD1系统沉默,接种TuMV及其属他病毒如马铃薯X病毒属成员马铃薯X病毒(Potato Virus X,PVX),烟草花叶病毒属成员辣椒轻斑驳病毒(Pepper Mild Mottle Virus,PMMoV),分析NbHAD1在病毒侵染过程中的作用。利用PEG介导的方法将病毒质粒转染进沉默NbHAD1的原生质体中,探究NbHAD1沉默后对病毒RNA复制的影响。最后利用双分子荧光光互补(Bimolecular Fluorescence complentmentation,BiFC)、免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,Co-IP)及酵母双杂交(Yeast two-hybrid,Y2H)技术证明其与病毒蛋白的互作。研究发现TuMV、PVX和PMMoV的侵染导致NbHAD1基因表达下调。NbHAD1定位在叶绿体,去除转运肽后定位在细胞核及细胞膜上。系统沉默NbHAD1的本氏烟对TuMV的侵染产生免疫效果,对PVX和PMMoV的侵染也具有一定的抑制作用。系统沉默NbHAD1的本氏烟植株中TuMV RNA的复制受到抑制且TuMV在本氏烟由下到上的运动受到明显的阻碍。TuMV蛋白6k2与NbHAD1互作。6k2是TuMV侵染后引起宿主内膜重排的关键膜病毒蛋白,诱导宿主内囊泡的产生,产生的囊泡会靶向叶绿体,引起叶绿体聚集及周围6k2长管状结构的产生,包含在核周球状结构中的叶绿体聚集体及长管状结构被证明是病毒RNA复制场所。我们首次发现了属于卤酸脱卤酶水解酶家族的基因NbHAD1在病毒侵染过程中起着一定的作用。证明了 NbHAD1定位于叶绿体,与TuMV蛋白6k2互作,且互作位点位于叶绿体,沉默NbHAD1导致TuMVRNA积累减慢。由此我们猜测叶绿体定位的NbHAD1在TuMV复制过程中起着重要的作用,通过其与6k2蛋白间的互作关系对TuMV的侵染起正调控作用。
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