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植物病毒侵染性cDNA克隆是研究病毒致病机理的重要工具。获得了侵染性cDNA克隆,可利用反向遗传学方法分析病毒基因在病毒复制、局部和系统移动、症状发展及病毒与寄主因子互作等过程中的作用,进而可以获得弱毒株系用来保护植物免受强毒株系的危害。植物病毒侵染性cDNA克隆也可以改造为超表达载体和病毒介导的基因沉默(Virus induced gene silencing, VIGS)载体,可用来生产医用、兽用疫苗和抗体,也可用来研究植物基因功能。烟草脉带花叶病毒(Tobacco vein banding mosaic virus, TVBMV)属于马铃薯Y病毒属(Potyvirus),可以由蚜虫以非持久性方式传播传播。近几年来,TVBMV在我国烟草上的发生呈上升趋势,给烟叶生产造成严重的经济损失。本研究获得了TVBMV侵染性cDNA克隆,验证了TVBMV弱毒突变体的交叉保护效果,并将TVBMV侵染性克隆改造为植物病毒超表达和VIGS载体。主要具体结果如下:(1)利用经典5’RACE获得了TVBMV HN39分离物的全长5′-UTR。TVBMV HN39的5′-UTR由171个核苷酸(nt)组成,包含多数马铃薯Y病毒属病毒包含的高度保守序列区域boxA(ACAACAU)和boxB(UCAAGCA),比以前测定的多了25个nt。(2)构建了能分别用基因枪和农杆菌浸润接种的TVBMV侵染性克隆。在TVBMVHN39分离物的P3基因3’端、CI基因的5’端和3’端分别插入一个内含子,将其克隆到插入了35S启动子的pUC19载体上,获得质粒pTVBMV。利用基因枪将pTVBMV接种本氏烟(Nicotiana benthamiana)、三生烟(N. tabacum cv. Samsun)和亮黄烟(N. rustica),发病率为100%,说明pTVBMV有非常高的侵染性;pTVBMV在这三种寄主上的症状和病毒积累量均与野生型TVBMV一致。将携带内含子的TVBMV基因组克隆到质粒pCambia0390的SalⅠ和SmaⅠ之间,获得了能利用农杆菌浸润的侵染性克隆pCamTVBMV。通过融合PCR在TVBMV NIb和CP基因之间插入了GFP基因,得到pCamTVBMV-GFP;利用pCamTVBMV-GFP可在紫外灯下观察病毒在本氏烟中的移动。(3)利用TVBMV侵染性克隆pCamTVBMV-GFP分析了HC-Pro调控病毒致病力、抑制RNA沉默活性和协生的关键氨基酸位点。突变体IQI(IQC-IQI)、ART(NRT-ART)、R182I(FRNK-FINK)、D198K(CDN-CKN)和DEN(IQN-DEN)在本氏烟上的症状明显减轻,ELISA检测不到病毒的存在但荧光定量RT-PCR检测结果为阳性,说明该位点的突变影响了病毒的致病力、复制和翻译水平;突变体PAK(PTK-PAK)和APS(NPS-APS)引起的症状和野生型病毒一致,但症状出现的时间比野生型病毒的晚2天;而突变体EITC(RITC-EITC)、AGS(NGS-AGS)和SQN(IQN-SQN)对TVBMV的症状无影响,接种这三个突变体的本氏烟植株中病毒积累量与野生型病毒一致。农杆菌共浸润实验和协生实验表明,显著降低病毒致病力的5个突变位点基本丧失了RNA沉默抑制活性及与PVX的协生作用。这说明TVBMV HC-Pro的这些位点同时参与调控病毒的致病力、协生和抑制RNA沉默活性。(4)测定了含有单位点、双位点和三个位点突变的弱毒突变体的交叉保护效果,证明间隔期10天以上交叉保护效果更好。在本氏烟上,单个位点突变体DEN表现为轻微的花叶症状;双位点突变体DEN+D198K引起轻微的脉明症状;而三位点突变体DEN+D198K+ART无明显症状。交叉保护实验表明,接种双位点突变体DEN+D198K10天以后进行挑战接种交叉保护效果最好。(5)构建了TVBMV的超表达载体和VIGS载体。在pCamTVBMV衣壳蛋白(Coatprotein, CP)基因上游和下游分别插入多克隆位点(MCS-1和MCS-2),疫霉菌的Elicitin基因克隆到多克隆位点MCS-1,能够在注射区域观察到Elicitor引起的过敏性坏死反应(Hypersensitive reaction, HR),说明该载体可用于外源蛋白的表达。在TVBMV弱毒株系DEN的CP基因上游和下游多克隆位点(MCS-1和MCS-2),将其改造成VIGS载体。将GFP基因插入到TVBMV VIGS载体的多克隆位点MCS-1,在接种后第10天能够系统沉默16c的GFP基因,说明该载体可用于植物基因功能研究。