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RNA沉默是一种依赖核酸序列特异性的抗病毒防御机制,而针对寄主的这种防御机制,许多病毒演化出RNA沉默抑制子以克服这种防御反应,两者在互作过程中存在动态的协同进化现象,同时也受到一些环境因素的影响。以病毒核酸片段为转基因而诱导的基因沉默不但将转基因的转录产物降解,而且能将入侵的与转基因具有同源性的病毒基因组RNA降解,这种病毒抗性称为RNA介导的病毒抗性(RMVR),这种策略具有抗病程度高、抗性持久、生物安全性高等特点。本研究的主要内容包括:设定温度梯度研究温度对植物体与病毒互作的影响;利用非翻译的PVX25KD运动蛋白基因转化烟草,得到不同抗性的转基因植株,研究RNA介导病毒抗性发生几率及其传导规律。具体结果如下:
1.RNA沉默介导的植物抗病毒防御反应具有温度依赖性特点,在心叶烟上的试验表明,对于PVX和PVY< N>,激发RNA介导病毒抗性,发生症状减轻直至消失的临界温度均为30℃,此温度下处理12天后,感病心叶烟植株发生了恢复现象,上部新生展开叶片呈现完全健康状态,下部已感病叶片症状不变。低于这一临界温度,感病心叶烟持续发病,而高于这一临界温度,感病心叶烟发生恢复现象的时间缩短。
2.高温能够激活RNA沉默介导的植物抗病毒防御反应,产生大量siRNA。在较低温度时,由病毒激发的RNA沉默会受到抑制,病毒起源的siRNA含量极少,甚至检测不到,植株易感病。当温度达到30℃甚至更高时,感病植株下部症状保持叶片中,病毒起源的siRNA含量明显增加,而上部新生健康叶片中却检测不到siRNA。
3.转基因植株的抗病性分析表明,在转化非翻译PVX 25KD的72株T<,0>代烟草植株中得到高抗的转基因植株33株,抗性比例为45.8%。
4.转化非翻译PVX 25KD运动蛋白基因的转基因植株Northem blot分析表明,转基因在RNA水平上得到了表达,抗病性与转基因mRNA的累积量之间呈负相关,符合RNA介导抗病性的特点。
5.单嫁接实验表明,PVX介导的抗病性信号不能从高度抗病砧木传到上部转基因感病接穗或未转基因的接穗中,与上部未转基因接穗相比,转基因感病接穗能延迟两周时间发病。
6.双嫁接实验表明,PVX病毒不能跨越一段高度抗病植株的茎传递到未转基因的接穗中而引起症状,中部高度抗病植株也不产生症状,ELISA检测均为阴性。关于嫁接结果有待于进一步研究分析。