【摘 要】
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灰飞虱Laodelphax striatellus(半翅目,飞虱科)取食水稻、玉米、燕麦、小麦和大麦等禾本科作物造成虫害,且能传播多种植物病毒,引起大面积的病害。本论文一方面通过反向病原学手段对灰飞虱携带的潜在病毒进行鉴定;另一方面以灰飞虱传播的水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)为研究对象,探究通过抗虫来阻止虫媒病毒传播的新方法。发掘昆虫携带的未知病毒是预测预防植物病毒病害
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灰飞虱Laodelphax striatellus(半翅目,飞虱科)取食水稻、玉米、燕麦、小麦和大麦等禾本科作物造成虫害,且能传播多种植物病毒,引起大面积的病害。本论文一方面通过反向病原学手段对灰飞虱携带的潜在病毒进行鉴定;另一方面以灰飞虱传播的水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)为研究对象,探究通过抗虫来阻止虫媒病毒传播的新方法。发掘昆虫携带的未知病毒是预测预防植物病毒病害爆发的手段之一。本研究在北京顺义区、河南开封市和河南濮阳市三个地区的稻田采集灰飞虱样品,进行病毒宏基因组测序以鉴定灰飞虱携带的病毒。经序列拼接和同源比对,我们发现了两种新病毒和一种已知病毒的新媒介。其中两种新病毒存在于河南开封采集的样本中,根据核酸和蛋白的同源性,将其分别命名为灰飞虱hepe样病毒(Laodelphax striatellus hepe-like virus,LsHe V)和灰飞虱呼肠孤病毒(Laodelphax striatellus reovirus,LsRV),灰飞虱携带LsRV的病毒滴度高于LsHe V。另外一种已知病毒为廊坊叶蝉软腐病毒(Langfang leafhopper iflavirus,Lf LIV),以较高滴度存在于北京的灰飞虱样本中。通过测序数据分析、PCR扩增和序列拼接,获得了90%的LsRV基因组序列。LsRV基因组由10个线形双链RNA组成,共编码11个蛋白,包括病毒RdRp、主要核心衣壳蛋白、衣壳蛋白和8个功能未知的蛋白。Rd Rp和核心结构蛋白进化分析显示:LsRV与斐济病毒属(Fijivirus)褐飞虱呼肠孤病毒(Nilaparvata lugens reovirus,NLRV)亲缘关系最为相近,氨基酸序列相似性为60%-70%。根据同源性和进化树分析,推测LsRV为斐济病毒属新成员。基于测序数据与序列扩增获得了LsHe V的部分基因组,发现LsHe V包含了Rd Rp、衣壳蛋白和磷蛋白等。进化树分析显示,LsHe V为一个独立进化的分支,在进化关系上最为接近的是肝炎病毒科(Hepeviridae)的白背飞虱hepe样病毒(Sogatella furcifera hepe-like virus,Sf He V),氨基酸相似性为40%。LsHe V是否是肝炎病毒科新成员需要进一步探究。灰飞虱是RSV的主要媒介昆虫,课题组前期研究发现线粒体蛋白LsGrp E对灰飞虱发育和寿命至关重要,且影响RSV的传播。本研究通过RNA干扰探究了LsGrpE发挥作用的分子机制。我们发现以ds RNA干扰LsGrp E基因表达后,昆虫表现出线粒体功能障碍,ATP供应不足和活性氧(ROS)过量积累;进而胰岛素途径受到抑制,昆虫表现出糖尿病样症状,如血糖升高、行为不活跃、发育迟缓和死亡。由于多数昆虫无法发育为成虫,RSV的垂直传播被显著降低,从而减少了带毒昆虫的数量。通过以灰飞虱取食表达LsGrp E的转基因水稻,证明ds LsGrp E能被灰飞虱通过取食获取,并导致昆虫死亡率增加。总体上,本论文通过反向病原学手段鉴定了灰飞虱携带的两种潜在的新病毒,并探究了LsGrp E作为RNA干扰的靶标,阻断植物病毒传播,为虫媒病毒的防控提供了潜在的病毒资源和防控策略。
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