BBSV卫星RNA及WYMV基因沉默抑制子功能的鉴定与分析

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甜菜黑色焦枯病毒(BBSV)的卫星RNA(sat-RNA)在受到感染的寄主植物苋色藜(Chenopodiumamaranticolor)体内,能够提高辅助病毒基因组RNA的复制与积累水平,造成接种叶片枯斑数目增加,并可能促进辅助病毒BBSV的系统性侵染。为了认识BBSV sat-RNA参与并增强辅助病毒致病性的本质,本文利用重组DNA技术和转gfp基因本生烟(Nicotiana benthamiana)作为模式植物,从基因沉默的角度对BBSV sat-RNA与植物的相互作用开展了初步的研究。结果表明:(1)以马铃薯X病毒(PVX)侵染性克隆或双元质粒为载体,经农杆菌浸润注射混合接种gfp转基因本生烟以后,植株表型观察、咖mRNA和蛋白表达、以及对相关siRNA的检测结果表明,以反义链形式表达的sat-RNA能够强烈抑制由同源gfp RNA引起的系统性基因沉默。与此对照,正向插入的sat-RNA对沉默的抑制则不明显,即BBSV sat-RNA的正义链和反义链在抑制基因沉默的过程中具有不同作用。(2)虽然在以往的研究结果中并没有检测到任何由BBSV sat-RNA编码的蛋白质,但为了排除。BBSV sat-RNA反义链可能存在的蛋白编码能力,进一步将计算机推导所得的可能编码框进行了突变灭活。接种试验结果表明,突变后的sat-RNA反义链并没有丧失对基因沉默的抑制功能,说明这可能是一种RNA水平上的抑制作用。(3)使用gfp基因载体(沉默诱导子)和反义链sat-RNA载体(沉默抑制子),在不同时间或不同部位的叶片上对转基因本生烟进行接种,初步证明sat-RNA的作用可能是抑制了沉默信号的传导。(4)另外,利用pVX病毒载体或双元质粒载体,分别携带咖基因或sat-RNA进行的交叉组合接种不仅验证了BBSV反义sat-RNA的沉默抑制子功能,同时还显示BBSV sat-RNA对基因沉默的抑制程度受到由载体类型所决定的、“沉默诱导子”与“沉默抑制子”二者之间相对表达强度的影响。即,在病毒因子抑制寄主基因沉默机制的过程中,剂量作用也在其中发挥着重要作用。(5)反义链BBSV sat-RNA不仅具有抑制系统性基因沉默的功能,而且也能够在一定程度上对局部接种叶的早期PTGS反应产生抑制作用。 由于小麦黄花叶病毒(WYMV)的寄主范围非常狭窄,难于机械接种,病毒粒子及RNA稳定性极低,容易降解,且寄主植物小麦的遗传操作又非常复杂等因素,目前尚无法利用反向遗传学技术开展研究。为了在分子水平上逐步认识WYMV与寄主植物的相互作用,并为进一步的深入研究积累更多的材料,本论文还进行了以下探索性工作。首先,利用与上述相同的基因沉默试验体系,将WYMV的P3、CI、NIa、NIb、CP、P1和P2基因分别导入pVX载体,接种转gfp基因本生烟后,筛选鉴定可能存在的沉默抑制因子。初步结果表明,WYMV RNA2的P1和CI蛋白可能具有抑制基因沉默的功能。同时,核苷酸突变试验结果显示,P1蛋白的翻译可能是起始于WYMVRNA2第202-204位核苷酸的ATG,并非以往由计算机推导的同相位上游ATG位点(172nt-174nt),且P1蛋白对基因沉默具有抑制作用的功能域可能存在于P1蛋白氨基酸序列的中部。另外,为了获得WYMV的菌传功能缺陷突变株,在人工气候箱内的小麦上连续人工机械接种WYMV至41代。其中,随着接种代次的提高,感病株率与防病严重程度明显提高,说明wYMV的致病性得到增强。利用。RT-PCR方法,自第27代及此后的继代接种感病小麦中检测到了WYMV的RNA2内部缺失自然突变株。缺失区域位于WYMV RNA2的214—2808 nt之间,共计2595 nt,缺失区两端边界存在7个碱基的反向互补序列,可能在产生内部缺失的机制中具有重要作用。
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