药用植物柴胡病毒病病原物的分子鉴定

利用非序列依赖性扩增(Sequence-independent amplification,SIA)方法对所采柴胡病样进行分子鉴定。序列测定及分析发现,伴有花叶症状的柴胡受到黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)和蚕豆萎蔫病毒2号(Broad bean wilt virus 2,BBWV2)的复合侵染。为明确柴胡CMV分离物(CMV-SXCH)和柴胡BBWV2分离物(BBWV2-CH)的分类地位,进一步克隆CMV-SXCH的CP、MP和BBWV2-CH的LCP、SCP;序列比对发现,CMV-SXCH与CMV亚组ⅠB中株系XJ2相似性最高,其核苷酸和氨基酸序列同源性分别为99.1%、99.5%;BBWV2-CH与BBWV2中的K株系相似性最高,核苷酸和氨基酸序列同源性分别为95.4%、99.2%。系统进化树分析表明,CMV-SXCH与大多数CMV中国分离物聚类为一簇,同属于CMV亚组ⅠB;BBWV2-CH与BBWV2韩国K株系聚类为一簇,亲缘关系最近。     

重组马铃薯X病毒注射番茄果实高效表达胸腺素a1

植物病毒载体表达外源蛋白表达水平高、表达速度快、宿主范围广。本研究用马铃薯X病毒(PVX)载体在番茄果实中表达胸腺素α1(Tα1),是一种快速高效生产医用蛋白的新方法。将pGEM-T-Easy-Tα1质粒酶切,获得大约100bp大小的Tα1基因片段,并将该片段与PVX载体(pGR-107)连接,用SalI和ClaI酶切鉴定,筛选出阳性重组体。进一步将重组质粒转化根癌农杆菌GV3101,用农杆菌注射法(Agroinjection)侵染不同生长阶段的番茄果实,用ELISA检测外源蛋白Tα1的表达水平。结果表明已成功构建了pGR107-Tα1表达载体,在农杆菌的菌液密度(OD600值)为1.0、番茄植株开花后2周半到3周时侵染番茄果实,Tα1的表达量最大。     

不同花色黄芩中dfr基因的克隆及时空表达分析

二氢黄酮醇-4-还原酶(Dihydroflavonol-4-reductase,Dfr)是类黄酮生物合成途径中调控花青素和原花青素合成的关键酶。为探究dfr基因在同一生态环境下不同花色黄芩中的差异,以白色、紫红色和紫色3种花色的黄芩花瓣cDNA为模板,基于同源克隆和RACE技术从中克隆得到3个完整的dfr基因全长序列,分别命名为Sbdfr1、Sbdfr2、Sbdfr3,并采用生物信息学软件对其相关结构进行分析。结果表明,3个Dfr蛋白均存在高度保守的NADPH结合位点和底物特异性结合位点。系统进化分析表明,三者与已知粘毛黄芩(GenBank登录号:ACV49882.1)聚为一簇,亲缘关系最近;关键结构域和3D模型分析发现3个Dfr蛋白表面催化活性区域均存在差异,其独特的结构特性为研究Dfr底物特异性提供了有利条件。qRT-PCR分析显示,dfr在3种花色黄芩盛花期除根外的其他组织中均有不同程度的表达;在花瓣发育进程中,dfr基因在白花和紫花黄芩中的表达量均呈上升趋势,在紫红花黄芩中的表达量先缓慢上升后下降,之后再迅速上升至最大值。研究结果为进一步深入探究Dfr底物选择性的机理及功能提供一定的理论基础,对阐明黄芩花色差异变化的分子机理具有重要的科学研究价值。     

蚕豆萎蔫病毒2号板蓝根分离株全基因组序列测定与分析

板蓝根(Isatidis Radix)病毒病害的发生已对其产量和品质造成了严重影响。因此,建立一套灵敏、快速、有效的板蓝根病毒病害检测手段十分重要。本研究利用双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)和非序列依赖PCR扩增(sequence-independent amplification,SIA)等技术对感病板蓝根进行鉴定,确定其被蚕豆萎蔫病毒2号(Broad bean wilt virus 2, BBWV2)所侵染。为明确BBWV2板蓝根分离物(BBWV2-IR)的进化关系,对其全基因组进行序列扩增与分析,获得其RNA1序列全长为5 955 bp,RNA2序列全长为3 602 bp,分别编码由1 870和1 064个氨基酸组成的多聚蛋白质。序列比对发现,BBWV2-IR RNA1与BBWV2-Am分离物的同源性最高,RNA2与BBWV2-SN分离物的同源性最高。全基因组变异情况分析表明,BBWV2-IR RNA1和RNA2分别与其同源性最高的株系存在多个氨基酸变异位点。系统进化分析表明,BBWV2-IR RNA1与BBWV2-Am RNA1聚为一簇,RNA2与BBWV2-SN RNA2聚为一簇,亲缘性最近。本研究获得了BBWV2板蓝根分离株的全基因组序列,并明确其在进化过程中的地位和区域变化情况,为进一步研究BBWV2-IR致病性变异提供一定的理论基础。     

利用小RNA深度测序技术鉴定半夏病毒病病原

RNA沉默是真核生物体内由病毒来源的干扰小RNA（virus derived small interfering RNA, vsiRNA）沉默复合物介导目标RNA特异降解的一种保守机制,通过对vsiRNA分析可进行植物病毒病原鉴定。本文利用小RNA深度测序技术对感病半夏叶片进行鉴定,结果发现,表现典型花叶症状的半夏叶片受到大豆花叶病毒（Soybean mosaic virus, SMV）、黄瓜花叶病毒（Cucumber mosaic virus, CMV）、芋花叶病毒（Dasheen mosaic virus, DsMV）、魔芋花叶病毒（Konjac mosaic virus, KoMV）、烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus, TMV）等多种病毒的复合侵染。为明确SMV山西半夏分离物（SMV-SXBX）的进化关系,进行SMV-SXBX全基因组克隆与分析,获得SMV-SXBX全长为9 735 nt,编码一个由3 105个氨基酸组成的多聚蛋白质。通过核苷酸与氨基酸序列比对发现,SMV-SXBX与半夏分离物P同源性最高,分别为91.1%和94.1%,且系统发育分析表明,SMV-SXBX与半夏SMV分离物P聚为一簇。同时,也对vsiRNA进行了系统分析,研究结果有望为半夏SMV的有效防治提供一定科学依据。     

大豆花叶病毒半夏分离物侵染性克隆构建及鉴定

大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)作为半夏(Pinellia ternata (Thunb.) Breit.)主要病毒病害之一,已对其产量和品质造成严重影响。构建病毒侵染性克隆是反向遗传学研究病毒基因功能、病毒与宿主相互作用的有力工具,为明确SMV侵染半夏的分子机制,开展SMV全长cDNA侵染性克隆的构建特别重要。因此文中利用Gibson体外重组系统对大豆花叶病毒山西半夏分离物(SMV-SXBX)侵染性克隆进行组装,通过农杆菌浸润法接种健康半夏;进一步通过机械传代、逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)证实SMV-SXBX侵染性克隆3′末端含有poly(A)尾56 nt时具有稳定侵染性。该方法便捷、高效,且避免了SMV侵染性克隆在大肠杆菌中的不稳定问题。SMV全长侵染性cDNA克隆的构建,为进一步研究SMV复制和发病的分子机制奠定了基础。     

菊花R病毒杭白菊分离株全基因组序列测定与分析

杭白菊作为著名的中药“浙八味”之一,种植规模和产区不断扩大,但其病毒病的发生也日益严重,对其产量和品质造成严重影响。本研究利用双链RNA（double stranded RNA,dsRNA）和非序列依赖PCR扩增（sequence independent amplification,SIA）等方法,对感病杭白菊病原物进行鉴定,为杭白菊病毒病原的检测构建一套快速和简便的方法。结果表明,感病杭白菊被菊花R病毒（Chrysanthemum virus R,CVR）侵染,将其命名为CVR-TX。通过对其全基因组进行序列扩增与分析,获得其全长基因组为8 872 bp,编码6个ORF,具有Carlavirus属病毒的典型特征。基于全基因组核酸序列以及复制酶、外壳蛋白氨基酸的序列比对发现,CVR-TX与CVR-BJ同源性最高,分别为85.5%、96.0%和96.3%;与Carlavirus属其他病毒同源性分别在48.2%～54.4%、46.9%～55.3%和36.8%～59.5%,因此CVR被确定为一种新的Carlavirus属病毒。系统进化分析表明,基于全长基因组、复制酶（replicase）基因和外壳蛋白（coat protein,CP）基因与CVR-BJ聚为一簇,亲缘性最近。本研究获得了CVR-TX的全长基因组,丰富了CVR的基因组信息,通过生物信息学分析明确其种属关系和区域变化情况,从而为建立CVR可靠灵敏的分子检测手段和有效的防控措施提供理论基础。     

菊花R病毒杭白菊分离株全基因组序列测定与分析

杭白菊作为著名的中药“浙八味”之一,种植规模和产区不断扩大,但其病毒病的发生也日益严重,对其产量和品质造成严重影响。本研究利用双链RNA（double stranded RNA,dsRNA）和非序列依赖PCR扩增（sequence independent amplification,SIA）等方法,对感病杭白菊病原物进行鉴定,为杭白菊病毒病原的检测构建一套快速和简便的方法。结果表明,感病杭白菊被菊花R病毒（Chrysanthemum virus R,CVR）侵染,将其命名为CVR-TX。通过对其全基因组进行序列扩增与分析,获得其全长基因组为8 872 bp,编码6个ORF,具有Carlavirus属病毒的典型特征。基于全基因组核酸序列以及复制酶、外壳蛋白氨基酸的序列比对发现,CVR-TX与CVR-BJ同源性最高,分别为85.5%、96.0%和96.3%;与Carlavirus属其他病毒同源性分别在48.2%～54.4%、46.9%～55.3%和36.8%～59.5%,因此CVR被确定为一种新的Carlavirus属病毒。系统进化分析表明,基于全长基因组、复制酶（replicase）基因和外壳蛋白（coat protein,CP）基因与CVR-BJ聚为一簇,亲缘性最近。本研究获得了CVR-TX的全长基因组,丰富了CVR的基因组信息,通过生物信息学分析明确其种属关系和区域变化情况,从而为建立CVR可靠灵敏的分子检测手段和有效的防控措施提供理论基础。     

烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒双价RNA沉默抗病载体的快速构建*

利用重组PCR技术将烟草花叶病毒(TMV)部分移动蛋白基因（△MP）和黄瓜花叶病毒（CMV）部分复制酶基因（△Rep）连接起来,获得全长约1000 bp的MP-Rep融合基因,将所得融合基因以反向重复的方式与大豆内含子相连,并定向插入到植物表达载体pBIN438上35S启动子下游,构建了含两种不同病毒来源基因的植物表达载体pBIN438-MP-Rep（i/r）。酶切和PCR鉴定证明所构建的载体与预期的设计完全一致。该研究结果为利用RNA沉默原理进行植物广谱抗病研究奠定了基础。     

侵染白术的大豆花叶病毒的全基因序列测定及分析

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)是影响大豆产量与质量的重要病原体,且自然寄主范围窄。本研究对疑似感病白术叶片进行非序列依赖性扩增(sequence-independent amplification,SIA)检测,结果表明,感病白术为SMV侵染,并命名为SMV-Am。为明确其基因组结构特征及系统进化关系,本研究利用双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)提取、RT-PCR及RACE技术对其进行全基因组扩增,并进行生物信息学分析。结果表明,SMV-Am基因组全长9 587 nt,具有显著的马铃薯Y病毒属(Potyvirus)基因组结构特征;核苷酸与氨基酸序列相似性分析表明,SMV-Am与来自中国的SMV-Liaoning分离物相似性最高,核苷酸与氨基酸序列相似性分别为96.57%和98.86%;系统进化分析也显示与SMV-Liaoning分离物亲缘关系最近;对SMV-Am蛋白序列进一步分析发现,存在与功能位点相关的氨基酸突变,经I-TASSER和PyMOL软件进行蛋白建模分析,发现SMV-Am的P1、HC-Pro、P3、6K2、NIa-Pro、NIb蛋白结构均发生不同程度的变化,且P1蛋白最明显;重组分析结果显示,在SMV-Am基因组的6 560~8 950 nt位置存在重组事件,其主要亲本和次要亲本分别为SMV-XFQ012(GenBank登录号:KP710875.1)和SMV-pCB301-SC15(GenBank登录号:MH919386.1)。这是SMV侵染白术的首次报道,研究结果有望为防范SMV病害在白术上爆发流行以及防治提供科学依据。