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黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)是一种典型的三分体+ssRNA病毒,属于雀麦花叶病毒科(Bromoviridae)黄瓜花叶病毒属(Cucumovirus)。该病毒广泛分布于世界各地,能够侵染1000多种植物。作为典型的RNA病毒,CMV易发生变异,能够快速适应新的寄主和新的环境,因而造成其株系分化复杂。前人根据血清学关系和序列同源性,将众多的CMV株系划分成3个亚组:亚组IA、IB和亚组II。CMV是公认的模式病毒,对其与寄主间的相互作用已有较多研究。本研究对一株分离自萝卜的CMV分离物(CB7-CMV)进行了全基因组克隆和序列分析,并构建了其基因组RNA3的侵染性克隆。采用基因组RNA假重组和重组分析,对CB7-CMV引起烟草产生严重畸形(蕨叶)症状的决定因子进行了系统研究。
CB7-CMV 具有强致病力,可以侵染多科植物,其侵染烟草引起重蕨叶症状。本研究用RT-PCR方法从感病叶片的总RNA中扩增获得CB7基因组的全长cDNA,进而通过克隆技术获得了含有CB7基因组序列的重组质粒。经序列测定分析,CB7基因组RNA1、RNA2和RNA3的全长分别为3356nt、3045nt和2218nt。序列同源性分析结果表明:CB7与Fny-CMV具有较高的同源性。根据获得的CB7基因组序列信息和已知的CMV分离物序列信息,绘制了CB7RNA3和CP核苷酸序列的系统进化树。二种系统进化树的分析结果均表明CB7属于亚组IB。系统进化树中另三个分离自十字花科的CMV分离物:D8、Rs和YN也都属于亚组I,因此,推测CMV的十字花科分离物可能以亚组I居多。
在上述研究的基础上,构建获得了CB7基因组RNA3的侵染性克隆。利用CB7 RNA3侵染性克隆与Fny(在烟草上引起花叶症状)基因组侵染性克隆进行假重组分析,对CB7在烟草上引起重蕨叶症状的决定因子进行研究。寄主症状表明:假重组体F12C3可以引起烟草产生类似于CB7引起的重蕨叶症状,表明基因组RNA3在CB7侵染烟草引起重蕨叶症状中起决定作用。进一步对RNA3上的ORFs进行重组分析,互换CB7和Fny的CP基因获得嵌合体RNA3克隆pCFB(Fny CP基因取代CB7 CP基因)和pFCB(CB7 CP基因取代Fny CP基因)。2个嵌合体RNA3分别与Fny RNA1、RNA2进行假重组接种烟草,观察寄主症状发现,假重组体F12CFB侵染的烟草表现出类似于Fny的花叶症状,而假重组体F12FCB侵染的烟草表现出类似于CB7的重蕨叶症状。该结果表明含有CP基因的RNA片段是CB7在烟草上产生重蕨叶的决定因子。采用Northem blotting方法对2个假重组体在寄主系统叶中的基因组RNA负荷量进行分析,结果表明:2个假重组体基因组RNA1、RNA2和RNA3的负荷量相当,但亚基因组RNA4的负荷量存在差异,F12FCB中RNA4的负荷量明显高于F12CFB和对照Fny,F12CFB中RN,A4的负荷量与Fny相当。结合二者症状差异,可推测感病烟草的重蕨叶症状可能是病毒亚基因组RNA4的高负荷量(即CP的高表达量)导致的。