改造的马铃薯Y病毒复制酶基因介导高度抗病性

提取马铃薯Y病毒中国分离株(PVY—c)的mRNA作为模板,随机六聚脱氧核苷酸和寡聚dT为引物合成了单链cDNA。通过聚合酶链式反应(PcR)获得了PVY—C的核内含体b(Nib)全长cDNA克隆。在对其进行全序列分析的基础上,构建了PVY—CNIb基因全长．5’端缺失381个碱基和Nib反义RNA三种不同形式高等植物表达载体。在土壤农杆菌LBA4404的介导下,转化烟草生产品种NC89,获得了所有三种表达载体的转基因植株。通过分子生物学检测和抗性分析发现不同形式的Nib基因序列的转基因植株对马铃薯Y病毒表现不同程度的抗性。其中,以5’端缺失的Nlb的基因转化植株表现最好,从总共20个这类转化株系中筛选到4个株系至少在100μg／m1 PVY—C接种浓度下,表现完全的抗病效果。从总共39个全长Nib基因转化株系中,仅有一个株系,在100μg／ml PVY—c的攻毒接种下具有完全的抗病性。所有33个Nib基因反义RNA的转化植株中,无一株系表现完全的抗病效果,但是有部分株系能不同程度地延缓或减轻发病程度,并有部分植株在发病后50d左右有恢复健康的趋势。虽然能够在上述3种形式的Nib基因序列的转基因植物中检测到相应的RNA的转录产物,但是均未能检测到其相应的蛋白表达产物。     

马铃薯Y病毒复制酶基因的克隆和序列分析

马铃薯Ｙ病毒复制酶基因的克隆和序列分析彭学贤,项瑜,刘俊君,莽克强（中国科学院微生物研究所,北京１００００８０）ＭｏｌｅｃｕｌａｒｃｌｏｎｉｎｇａｎｄｓｅｑｕｅｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆＰＶＹＮＩｂｇｅｎｅ￥ＰｅｎＸｕｅｘｉａｎ;ＸｉａｎｇＹｕ;Ｌｉ...     

翻译和非翻译马铃薯Y病毒外壳蛋白基因介导的抗病性比较

利用RT－PCR方法克隆获得马铃薯Y病毒烟草叶脉坏死株系（PVY^N）的可翻译和不可翻译外壳蛋白（CP）基因,并分别插入pROKⅡ质粒中获得重组双元表达载体。通过根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导的基因转化方法,将可翻译和不可翻译的PVY^N-CP基因分别导入烟草栽培品种NC89叶片组织中,得到抗卡那霉素的再生植株,对所得到的抗卡那霉素的再生苗进行PCR检测表明,被导入可翻译和不可翻译CP基因的植株分别占卡那霉素抗性植株的95％和98％。攻毒实验表明,两种类型的转基因烟草对PVY^N的抗病性具有相似性,其表现型为：免疫、抗病和感病。免疫型转基因植株的抗病性不受接种物类型及其剂量的影响。Southern印迹杂交结果显示,目的基因已经整合到烟草基因组中。Northern印迹杂交证明,两种类型的CP基因都已在RNA水平上得到了表达,但细胞内RNA的积累量与转基因植株的抗病强度成负相关。Western印迹杂交表明,在表达不可翻译PVY^N－CP基因的转基因植株内 以CP蛋白,而在导入可翻译的PVY^N-CP基因的植株内检测到了CP蛋白,且CP蛋白含量与抗病性不存在正相关。本研究结果证明,表达可翻译与不可翻译PVY^N-CP基因的转基因烟草对PVY^N的抗病性均为RNA介导的抗病性。     

表达马铃薯X病毒和Y病毒双价外壳蛋白基因马铃薯植株的抗病性

表达马铃薯Ｘ病毒（ＰＶＸ）和马铃薯Ｘ病毒（ＰＶＹ）双价外壳蛋白（ＣＰ）基因的马铃薯虎头和克新４号,用机械摩擦同时接种ＰＶＸ和ＰＶＹ后,通过症状观察,植株中ＰＶＸ和ＰＶＹ的ＥＬＩＳＡ检测结果表明,转基因头虎头和克新４号的多数株系的平均病毒含量均明显低于未转基因的对照植株,不同时期病毒测定结果表明,许多株系病毒积累缓慢,延迟发病,说明转ＰＶＸ,ＰＶＹ双价ＣＰ基因的马铃薯,对ＰＶＸ和ＰＶＹ复合侵染发生不     

马铃薯Y病毒外壳蛋白基因在转基因马铃薯中的表达

ＰＶＹ是马铃薯Ｙ病毒组的典型成员,主要感染马铃薯、番茄、辣椒和烟草等。近年来,利用植物基因工程手段获得了不少抗病毒转基因工程植物,为培育抗病毒作物新品种提供了新途径［１］。病毒外壳蛋白基因导入并使之在植物中表达可获得抗相应病毒的转基因植物,已在烟草、番茄、马铃薯、苜蓿、黄瓜和番木瓜等植物中获得成功［１～３］。本室已成功地对在我国流行的ＰＶＹＮ株系外壳蛋白基因进行了克隆及序列测定［４］,在此基础上,我们构建了植物表达中间载体,通过土壤农杆菌介导的叶盘法转化马铃薯,获得了大量转基因植株。分子检测证明…     

特异切割马铃薯卷叶病毒复制酶基因负链的核酶研究

根据锤头状核酶的作用模式,设计、合成并克隆了特异性切割马铃薯地病毒中国分离株（ＰＬＲＶ－Ｃｈ）复制酶基因负链ＲＮＡ的核酶序列,以体外转录的ＰＬＲＶ－Ｃｈ复制酶基因负链ＲＮＡ作为底物,与转录的核酶ＲＮＡ共同保温,以检测核酶对底和的体外切割作用。实验结果表明,核酸疼 ＲＮＡ对ＰＬＲＶ－Ｃｈ复制酶基因负锭ＲＮＡ具有特异切割作用。     

马铃薯Y病毒衣壳蛋白基因片段长度对RNA介导抗病性的影响

在已证明转化马铃薯Y病毒(PVY)全长衣壳蛋白基因可获得高度抗病的转基因烟草、且这种抗病性为RNA介导抗病性的基础上, 克隆了马铃薯Y病毒坏死株系衣壳蛋白基因(PVY^N-CP) 3′端202 (1/4 CP), 417 (1/2 CP)和603 bp (3/4 CP)的部分基因片段(CP202, CP417和CP603), 并分别构建植物表达载体pROKⅡ-CP202, pROKⅡ-CP417和pROKⅡ-CP603. 利用农杆菌介导方法转化烟草NC89. 抗病性鉴定表明, 转化1/2 CP和3/4 CP基因片段的转基因烟草均可获得抗病程度达到免疫的植株, 而转化1/4 CP的基因片段没有获得抗病植株. 分子分析结果表明这种抗病性为RNA介导的抗病性, 是转录后基因沉默的结果. 研究表明, 能够诱发RNA介导抗病性所需的PVY-CP基因的最短有效片段长度可能介于202和417 bp之间. 这一研究结果对改进利用转录后基因沉默策略来防治植物病毒病害以及研究转录后基因沉默机制具有意义.     

马铃薯Y病毒pipo基因的分子变异及结构特征分析

为揭示马铃薯Y病毒(Potato virus Y, PVY) pipo基因的分子变异和结构特征, 文章根据文献报道的马铃薯Y病毒属(Potyvirus) pipo 基因保守区序列设计一对简并引物, 从感染PVY的马铃薯病叶中克隆获得pipo基因的cDNA全长序列, 分析其核苷酸序列和氨基酸序列的特征, 并基于氨基酸序列使用贝叶斯法重建了Potyvirus的系统发育树。结果显示：20个PVY分离物成功扩增出预期大小(约235 bp)的特异性片段, 其核苷酸序列与已报道的其它PVY 株系的pipo基因核苷酸序列一致性均在92%以上; 5′端均含有典型的G1-2A6-7 基序(motif), 无碱基插入/缺失, 所有的核苷酸变异都是碱基置换, 共发现13个多态性位点, 其中4个简约信息位点, 9个单一变异位点, 表明该基因高度保守, 但不同分离物也存在一定的分子变异; PIPO蛋白理论等电点11.26~11.62, 无信号肽和跨膜区, 是可溶的亲水性蛋白; 整个蛋白含有3个保守区, 其中位于10~59aa的基序最为保守。该蛋白主要定位于线粒体中, 可能是线粒体导肽。系统发育分析结果显示, 源于PVY不同株系优先相聚成簇, 而向日葵褪绿斑驳病毒(Sunflower chlorotic mottle virus, SuCMoV)与辣椒重花叶病毒(Pepper severe mosaic virus, PepSMV)的亲缘关系较PVY相比更近, 与前人的结果相一致, 表明PIPO蛋白可以作为研究Potyvirus系统发育关系的新的分子标记。     

马铃薯卷叶病毒中国株（PLRV—Ch）复制酶基因结构研究

用设计合成的两对特异性引物,以马铃薯卷叶病毒中国分离株ＰＬＲＶ－Ｃｈ ＲＮＡ为模板,经反转录ＰＣＲ扩增,将复制酶基因３＇端０．６ｋｂ和５＇端１．２ｋｂ,克隆于ｐＵＣ１９中,分别构建了重组质粒ｐＬＲ３和ｐＬＲ５,并分五段进行了序列分析。将获得的核苷酸序列氨基酸序列与国外报导的四个ＰＬＲＶ分离株的相应区段的序列同源性进行了比较。结果表明具有高度同源性。文中对核苷酸序列中存在的问题移码序列和其下游的茎环     

Expression of Potato Virus Y Coat Protein Gene in Transgenic Potato

Potato virus Y (PVY) N coat protein (CP) coding sequence was cloned into a plant expression vector pMON316 under the CaMV 35S promoter. Leaf discs of potato (Solanum tuberosum) were used to Agrobacterium-mediated gene transfer. A large number of regenerated putative transgenic plants were obtained based on kanamycin resistance. Using total DNA purified from transgenic plants as templates and two oligonucleotides synthesized from 5' and 3' of the PVY coat protein gene as primers, the authors carried out polymerase chain reaction (PCR) to check the presence of this gene and obtained a 0. 8 kb specific DNA fragment after 35 cycles of amplification. Southern blot indicated that the PCR product was indeed PVY CP gene which had been integrated into the potato genome. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) of our transgenic plants showed that CP gene was expressed in at least some transgenic potato plants.     

马铃薯Y病毒蚜传辅助因子促进马铃薯X病毒长距离运输

采用PCR和定点突变法,对马铃薯Y病毒中国株系（Chyinese strain of potato Ypotyvirus,PVY-C)蚜传辅助成分（helper component proteinase,HC-Pro)基因中心区域的CCCT基序和PTK基序进行定点改造,获得了4种突变体。然后将突变体砍降到植物表达载体pBin438中,所得到的重组体通过根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens(Smith et Townsend)Conn）介导法转了烟草（Nicotiana tabacum L.cv.K326).Southern blotting和Western blotting分析表明4种突变体已经成功整合到烟草的基因组中,并在蛋白水平上得到了表达。马铃薯X病毒（potato X potexvirus,PVX)对转基因烟草的攻毒实验表明,4种突变体均使PVY－C HYC－Prog严重丧失了促进PVX病毒粒子在寄主体内积累和提高PVX致病性的功能,说明CCCT、PTK基序为PVY－C HYC－Pro介导PVX／PVY协生作用所必需。同时证明了HC-Pro具有增强PVX在寄主体内长距离运输的功能。     

马铃薯Y病毒蚜传辅助成分介导PVX/PVY协生作用

构建了马铃薯Y病毒中国株系（PVY－C）蚜传辅助成分（HC－Pro）基因的正义、反义和缺失三种植物表达载体,通过农杆菌介导法转化烟草品种NC89。Southern blot分析表明,HC－Pro基因及其突变体已经整合到烟草染色体中,Western blot分析证明,正义HC－Pro基因及其缺失突变体在转基因烟草中有表达产物,攻毒试验结果表明,转正义,HC－Pro基因及其缺失突变体不仅能够提高T1转基因烟草中PVY－C的病毒积累和致病,而且对异源病毒PVX具有同样的作用,而转反义HC－Pro基因烟草对PVY－C和PVX的致病性无影响,因此,PVY－C HC－Pro基因介导PVX／PVY的协作作用。     

Potato virus Y NIa protease activity is not sufficient for elicitation of Ry-mediated disease resistance in potato

Ry confers extreme resistance (ER) to all strains of potato virus Y (PVY). In previous work, we have shown that the protease domain of the nuclear inclusion a protease (NIaPro) from PVY is the elicitor of the Ry-mediated resistance and that integrity of the protease active site is required for the elicitation of the resistance response. Two possibilities arise from these results: first, the structure of the active protease has elicitor activity; second, NIa-mediated proteolysis is required to elicit the resistance response. To resolve these possibilities, the NIaPro from PVY was randomly mutagenised and the clones obtained were screened for elicitation of cell death as an indicator of resistance and proteolytic activity. We did not find any mutants that had retained the ability to elicit cell death but had lost protease activity, as measured by processing of the NIa cleavage site in the viral genome. This was consistent with the idea that protease activity is necessary for elicitor activity. However, protease activity was not sufficient because we found three elicitor-defective mutants in which there was a high level of protease activity in this assay.     

马铃薯Y病毒HC-Pro中心区域在病毒协生作用中的主导地位

利用PCR方法获得了马铃薯病毒中国株系（PVY－C）HC－Pro基因的5个缺失突变体,构建了相应的植物表达载体。通过土壤农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法转化了烟草品种K326(Nicotina tabacum cv.k326)。PCR和Southern blot分析证明了HC－Pro基因及其缺失突变体已整合到烟草基因组中,Western blot表明它们在转基因烟草中得到了表达。侵染性试验发现HC－Pro中心区域介导转基因烟草中PVC－C和黄瓜花叶病毒（CMV）、PVY－C和马铃薯X病毒（PVX）之间的协生作用,从而明确了PVY－C HC－Pro中心区域为病毒协生作用的功能区域。     

甘薯草甘膦抗性基因EPSPS克隆和序列分析

EPSPS基因编码5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶,该酶是芳香族氨基酸合成的关键酶,该基因在细菌、真菌、藻类和植物中被广泛克隆和研究。EPSPS酶是草甘膦除草剂的靶点酶,过量表达EPSPS基因可以提高作物的草甘膦抗性。该研究根据甘薯基因组数据库设计引物,以‘广薯87’为材料提取RNA,通过RT-PCR方法扩增甘薯IbEPSPS基因,测序后进行生物信息学分析和表达分析。结果表明:(1)成功克隆获得甘薯IbEPSPS基因,该基因全长CDS为1569 bp,编码522个氨基酸,其中在第98~113、173~183位氨基酸序列具有2个EPSPS的保守结构域。(2)系统进化树分析结果表明,甘薯IbEPSPS基因与三裂叶薯(Ipomoea triloba)、打碗花(Calystegia hederacea)、田旋花(Convolvulus arvensis)和牵牛(Ipomoea nil)聚在一类,其中与三裂叶薯的亲缘关系最近。(3)实时荧光定量PCR分析结果表明,甘薯IbEPSPS基因在茎、叶和茎尖表达量较高,同时受到草甘膦胁迫后IbEPSPS基因表达量提高。该研究结果为进一步探讨甘薯IbEPSPS基因的功能及甘薯对草甘膦的耐药性机制奠定了基础。     

CMV抑制PVYN CP基因沉默及其介导的抗病性

以前曾报道用RNA介导的抗病毒策略,获得了高度抗病的表达马铃薯Y病毒坏死株系外壳蛋白基因(PVY^N CP)的转基因烟草,并对T1、T2代转基因植株进行了遗传和抗病性分析。此次以T,代转基因植株为试验材料,在筛选高度抗病植株并证明其抗病性是基于转基因沉默的基础上,采用Northern杂交的方法,证明CMV侵染抑制了转基因植株中PVY^N CP基因的沉默,而且CMV对PVY^N CP基因沉默的抑制部位是发生在接种后的新生叶上,接种叶及其下部叶片中PVY^N CP基因沉默则未受到影响。采用ELISA方法对CMV PVY^N复合接种的转基因植株进行PVY^N检测,结果表明,接种叶及下部叶没有检测到PVY^N,植株叶片对PVY^N表现为抗病。而在CMV接种后植株新生叶中则检测出了高滴度的PVY^N,植株叶片对PVY^N表现为感病。该文报道了在表达PVY^N CP基因的RNA介导抗性转基因植株中,异源病毒侵染抑制了转基因的沉默,并导致转基因植株的抗病性丧失。