我国五种双生病毒的分子鉴定及致病性研究

我国五种双生病毒的分子鉴定及致病性研究

论文摘要

双生病毒是植物病毒中唯一一类具有孪生颗粒形态的单链DNA病毒,已在多个国家和地区的多种重要经济作物上造成毀灭性危害。在我国的云南、广东、广西、海南和台湾等地的作物及杂草上已相继发现了多种双生病毒。为进一步了解双生病毒在我国的种类、分布及危害,本论文对我国上海、广东和广西地区发生的双生病毒进行了分子鉴定及致病性研究。从上海孙桥农场采集了2份表现为黄曲叶症状的番茄样品(SH1和SH2),利用双生病毒特异性引物PA/PB扩增得到约500 bp片段的相似性为97.4%。随机选择SH2进行全序列测定(登录号AM282874)及检测分析后发现,样品中只含有单组份双生病毒,并且与日本报道的番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leafcurl virus,TYLCV)分离物相似性最高,为99.8%,因此认为SH1和SH2是TYLCV的分离物,TYLCV是一类全世界广泛发生并引起严重危害的双生病毒,但这是我国首次报道有该病毒。从广东省表现为黄脉、叶脉外突和矮化等症状的稀莶样品(GD11、GD12、GD13、GD16、GD21、GD22、GD24、GD25、GD27和GD30)上分离到了双生病毒。利用简并引物PA/PB扩增得到约500 bp的片段,其相似性为95.4-100%。随机选择GD13、GD24和GD27进行全序列测定(登录号AM183224、AM230634-5),序列比较表明,它们相互之间的相似性为99.7-99.8%,与中国番木瓜曲叶病毒(Papaya leaf curl China virus,PaLCuCNV)的相似性最高,为76.8%。根据双生病毒命名原则,将其命名为稀莶黄脉病毒(Siegesbeckia yellowvein virus,SbYVV)。利用Southern blot和PCR检测,发现所有样品中都含有卫星分子DNAβ。对GD13、GD24和GD27 DNAβ全序列测定(登录号AM230643-5)及分析后发现,他们相互间的相似性为98.3-98.7%,并与其它已报道的DNAβ的相似性都很低,其中与泽兰黄脉病毒(Eupatorium yellow vein virus,EpYVV)卫星分子DNAβ最高,相似性分别为44.0、43.9和45.6%。随后,在这些样品中又分离到了两类DNA1分子。这两类DNA1分子的全长核苷酸序列相似性为66.2%,分别与赛葵黄脉病毒(Malvastrum yellow vein virus,MYVV)和烟草曲茎病毒(Tobaco curly shoot virus,TbCSV)DNA1的相似性最高,分别为为72.6%利69.1%。对所有样品的进一步分析发现,GD13、GD21、GD22、GD24和GD27中存在这两类DNA1分子的复合侵染。从广东地区表现曲叶症状的赛葵样品(GD6-10)上分离到了双生病毒。利用简并引物PA/PB扩增得到约500 bp的片段,其相似性为92.8-97.1%。随机选择GD6和GD9进行全基因组序列测定,全长均为2767 nts(登录号AM236779-80),两者间的相似性为98.9%,与已报道的PaLCuCNV相似性最高,为85.2%,因此将其命名为广东赛葵曲叶病毒(Malvastrum leaf curl Guangdongvirus,MLCGdV)。重组分析发现,GD6可能是一个重组分子,由PaLCuCNV、菲律宾番茄曲叶病毒(Tomato leaf curl Philippines Virus,ToLCPV)和其它未知病毒重组形成的。利用PCR和southern blot检测方法,均未在样品中发现DNA-B、DNAB或DNA1分子的存在。为进一步验证MLCGdV的致病性,构建了MLCGdV分离物GD6的侵染性克隆,发现农杆菌单独接种MLCGdV即可在本氏烟、心叶烟和矮牵牛等寄主植物上诱导产生典型的双生病毒侵染症状。而利用粉虱传毒试验,MLCGdV能在赛葵和普通烟上引起曲叶症状。此外,与中国番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl China virus,TYLCCNV)卫星分子DNAβ的互作研究发现,MLCGdV能支持TYLCCNV DNAβ的复制。从广东地区表现为曲叶、叶片边缘上卷、脉突和耳突等症状扶桑样品(GD33-38)中分离到了双生病毒。利用简并引物PA/PB对6个分离物扩增的约500 bp片段的相似性为97.3-99.0%。随机选择GD35和GD37分离物扩增病毒全长基因组DNA和DNAβ,序列分析表明,两者基因组的相似性为99.7%,DNAβ的相似性为99.8%,并分别和广东地区扶桑上已发现的木尔坦棉花曲叶病毒(Cotton leaf curl Multan virus,CLCuMV)和DNAB的相似性最高,为99.3%和99.5%及97.8%和98.0%。因此,认为GD33-38是CLCuMV的分离物。CLCuMV是一类在巴基斯坦广泛发生并引起严重危害的双生病毒,在中国属于检疫性病毒。构建了CLCuMV DNA-A和DNAβ的侵染性克隆并对其致病性进行测定。CLCuMV单独接种寄主植物不能诱导产生病毒侵染症状,但在接种的本氏烟、心叶烟、番茄和矮牵牛样品中能检测到病毒DNA的存在,说明CLCuMV能在这些寄主中自我复制。CLCuMV和DNAβ混合接种,能在番茄、木氏烟、普通烟、三生烟、矮牵牛和棉花等实验寄主中诱导典型的病害症状。从广西地区表现为植株矮化和黄脉等症状的稀莶样品(G110-112)分离到了双生病毒。利用简并引物PA/PB对3个分离物扩增的约500 bp片段的相似性为95.0-97.3%。随机选择G111分离物扩增病毒全长基因组DNA,序列测定表明全长为2784 nts(登录号AM238692),与SbYVV相似性最高,为84.5%,是一类新型的双生病毒,命名为广西稀莶黄脉病毒(Siegesbeckia yellow vein Guangxivirus,SbYVGxV)。从G111中发现有DNAβ,全长1355 nts(登录号AM238695),G111DNAp可能是由SbYVV DNAβ和其它未知基因重组而来。构建了已鉴定的一品红曲叶病毒(Euphorbia leaf curl virus,ELCV)G35分离物的侵染性克隆并进行致病性测定。发现ELCV单独接种寄主植物能诱导典型症状,并能与TYLCCNV DNAβ互作,扩大寄主范围,诱导产生更严重的症状。同时,ELCV与TYLCCNV DNAβ能侵染通常双生病毒较难侵染的寄主植物,如大豆、棉花、辣椒和黄瓜等,但不产生症状。

论文目录

  • 目次
  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述——双生病毒的致病机制及研究进展
  • 1 双生病毒的发生与危害
  • 2 双生病毒的分类及其基因组结构
  • 2.1 玉米线条病毒属(Mastrevirus)
  • 2.2 甜菜曲顶病毒属(Curtovirus)
  • 2.3 番茄伪曲顶病毒属(Topocuvirus)
  • 2.4 菜豆金色花叶病毒属(Begomovirus)
  • 3 与Begomoviruses伴随的小分子DNA
  • 3.1 DNA1分子及其特征
  • 3.2 DNAβ分子及其特征
  • 3.3 其它相伴随的小分子DNA
  • 3.4 双生病毒与小分子DNA形成病害复合体
  • 4 双生病毒的侵染
  • 4.1 双生病毒的复制
  • 4.2 双生病毒的转录
  • 4.3 双生病毒的移动
  • 4.4 双生病毒的介体传毒
  • 5 双生病毒的致病机理研究
  • 6 双生病毒基因组的变异
  • 7 双生病毒的检测方法
  • 8 立题依据
  • 第二章 材料与方法
  • 1 材料
  • 1.1 病毒
  • 1.2 植物材料
  • 1.3 菌株和质粒
  • 1.4 试剂与仪器
  • 1.5 常用缓冲液的配制
  • 2 方法
  • 2.1 植物总DNA提取
  • 2.2 PCR技术
  • 2.3 PCR产物纯化
  • 2.4 DNA克隆技术
  • 2.5 重组质粒的提取与鉴定
  • 2.6 核苷酸序列测定与分析
  • 2.7 Southern blot分析
  • 2.8 侵染性克隆的转化
  • 2.9 农杆菌接种
  • 第三章 番茄黄化曲叶病毒的分子鉴定
  • 1 材料与方法
  • 1.1 病毒分离物
  • 1.2 植物总DNA提取
  • 1.3 DNA-A全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.4 DNAβ分子的southern blot检测
  • 1.5 序列分析
  • 2 结果与分析
  • 2.1 病毒基因组DNA的结构
  • 2.2 病毒基因组DNA与其它TYLCV分离物的比较
  • 3 讨论
  • 第四章 稀莶黄脉病害复合体的分子鉴定
  • 1 材料与方法
  • 1.1 病毒分离物
  • 1.2 植物总DNA提取
  • 1.3 DNA-A全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.4 DNA-B组分的检测
  • 1.5 DNAβ全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.6 DNA1全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.7 DNAβ分子的southern blot检测
  • 1.8 DNA1分子的southern blot检测
  • 1.9 序列分析
  • 2 结果与分析
  • 2.1 病毒基因组DNA-A的结构特征及进化分析
  • 2.2 卫星DNAβ分子的检测、结构特征和进化分析
  • 2.3 DNA1的分子鉴定、结构特征、进化分析及复合侵染检测
  • 3 讨论
  • 第五章 广东赛葵曲叶病毒的分子鉴定及其致病性测
  • 1 材料与方法
  • 1.1 病毒分离物
  • 1.2 植物总DNA提取
  • 1.3 DNA-A全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.4 DNA-B组分、DNAβ和DNA1分子的检测
  • 1.5 DNAβ分子的southern blot检测
  • 1.6 DNA1分子的southern blot检测
  • 1.7 序列分析
  • 1.8 序列重组分析
  • 1.9 侵染性克隆构建
  • 1.10 农杆菌介导的植物接种
  • 1.11 粉虱传毒实验
  • 1.12 病毒DNA的检测
  • 2 结果与分析
  • 2.1 病毒基因组DNA-A的结构特征及重组进化分析
  • 2.2 田间样品的DNA-B、DNAβ及DNA1检测
  • 2.3 GD6的致病性测定及GD6与DNAβ分子的互作研究
  • 3 讨论
  • 第六章 侵染扶桑的木尔坦曲叶病毒致病性测定
  • 1 材料与方法
  • 1.1 病毒分离物
  • 1.2 植物总DNA提取
  • 1.3 DNA-A全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.4 DNAβ全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.5 序列分析
  • 1.6 侵染性克隆构建
  • 1.7 农杆菌介导的植物接种
  • 2 结果与分析
  • 2.1 病毒基因组DNA-A的结构特征及进化分析
  • 2.2 卫星分子DNAβ的结构特征及进化分析
  • 2.3 GD37 DNA-A与DNAβ的致病性测定
  • 3 讨论
  • 第七章 广西稀莶黄脉病毒的分子鉴定
  • 1 材料与方法
  • 1.1 病毒分离物
  • 1.2 植物总DNA提取
  • 1.3 DNA-A全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.4 DNA-B组分和DNA1分子的检测
  • 1.5 DNAβ全长基因组的PCR扩增、克隆和序列测定
  • 1.6 序列分析
  • 1.7 序列重组分析
  • 2 结果与分析
  • 2.1 病毒基因组DNA-A的结构特征及进化分析
  • 2.2 卫星DNAβ分子的检测、结构特征和进化分析
  • 3 讨论
  • 第八章 一品红曲叶病毒的致病性测定
  • 1 材料与方法
  • 1.1 病毒分离物
  • 1.2 侵染性克隆构建
  • 1.3 农杆菌介导的植物接种
  • 1.4 粉虱传毒实验
  • 1.5 三抗体夹心ELISA(TAS-ELISA)测定
  • 1.6 病毒DNA的检测
  • 2 结果与分析
  • 2.1 G35的致病性测定
  • 2.2 G35与TYLCCNV DNAβ分子的互作研究
  • 3 讨论
  • 全文小结
  • 参考文献
  • 附录A:常用化学试剂、分子生物学试剂及仪器
  • 附录B:常用缓冲液及培养基配方
  • 附录C:EMBL登录基因
  • 附录D:作者简历及在学期间发表录用的学术论文
  • 相关论文文献

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