侵染猕猴桃的负义RNA病毒的鉴定及编码蛋白的互作研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lb19900527
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植物负义RNA(-ssRNA)病毒是危害农作物和园艺植物等的一类重要病毒,已发现植物-ssRNA病毒可通过节肢动物进行传播,引起病害扩展。这类病毒的基因组由一条或多条负单链RNA组成,RNA链的5’和3’末端存在反向互补保守序列,可形成锅饼状的二级结构。病毒粒子具有由病毒结构蛋白和寄主成分组成的外膜结构。随着高通量测序技术在植物病毒鉴定中的广泛应用,已发现的植物负义RNA病毒种类也在不断增加,并明确了某些病毒与植物重要病害相关。中国是猕猴桃起源国,具有丰富的猕猴桃种质资源。本研究在对侵染猕猴桃的-ssRNA病毒进行种类鉴定和分子特性研究基础上,深入分析了3种-ssRNA病毒编码蛋白的亚细胞定位和互作特点,为揭示这些病毒编码蛋白的功能奠定了基础。主要结果如下:(1)通过小RNA(sRNA)测序和PCR扩增,首次从来源于贵州和云南的各1份猕猴桃样品中鉴定到正番茄斑萎病毒属(Orthotospovirus)的2种病毒,即番茄坏死斑伴随病毒猕猴桃分离物(tomato necrotic spot associated virus isolate Ac,TNSa V-Ac)和凤仙花坏死斑病毒猕猴桃分离物(Impatiens necrotic spot virus isolate Ac,INSV-Ac)。TNSa V-Ac和INSV-Ac基因组均由3条RNA链(L,M和S)组成。TNSa V-Ac的L、M和S链的大小分别为8908、4772和2991个核苷酸(nucleotide,nt),INSV-Ac的L、M和S链的长度分别为8776、4969和2991个核苷酸。TNSa V-Ac与番茄坏死斑伴随病毒番茄分离物TNSa V-GZT编码蛋白的氨基酸序列相似性为98.5%-100%。INSV-Ac与凤仙花坏死斑病毒叶椒草分离物INSV-Pepe编码蛋白的氨基酸序列相似性为99.5%-100%。(2)采用欧洲花楸环斑病毒属(Emaravirus)病毒基因组RNA链末端引物5H/3C和RNA1简并引物AF/CR,从来源于浙江的表现出斑驳和褪绿斑的毛花猕猴桃样品上鉴定到该属的一种新病毒,为侵染猕猴桃的Emaravirus属的第二种病毒,命名为猕猴桃欧洲花楸环斑病毒2(Actinidia emaravirus 2,Ac EV-2)。该病毒的基因组由6条RNA链组成,分别为7079 nt、2252 nt、1387 nt、1514 nt、1744nt和1233 nt,编码复制酶(P1)、糖蛋白前体(P2)、核衣壳蛋白(P3)、运动蛋白(P4)、P5蛋白和P6蛋白。糖蛋白前体被酶切Gn和Gc。P1-P4的氨基序列与无花果花叶病毒(fig mosaic virus,FMV)和木豆不育花叶病毒2(pigeonpea sterility mosaic virus 2,PPSMV-2)的相应蛋白的氨基酸序列相似性较高,为62.2%-77.3%。Ac EV-2的P5和P6蛋白与PPSMV-2编码的P5和P6蛋白具有一定的序列相似性,分别为44.2%和39.2%;与FMV和PPSMV-2的系统进化关系较近,而与本研究室前期鉴定的猕猴桃褪绿环斑伴随病毒(Actinidia chlorotic ringspots associated virus,Ac CRa V)的遗传距离较远。采用RT-PCR方法,对来自5个省份(直辖市)的136份猕猴桃样品进行了Ac EV-2检测,28份样品为Ac EV-2阳性,但尚不能确定该病毒与病害之间的关系。(3)采用农杆菌介导的本氏烟瞬时表达系统,比较分析了Ac CRa V编码的Gn、Gc、P3、P4和P5及Ac EV-2的Gn、Gc、P3、P4、P5和P6亚细胞定位特点,发现两种病毒编码的P3均在胞质中形成内含体,P4(运动蛋白)均定位于胞间连丝,两种病毒的其它蛋白亚细胞定位特点不同。采用双分子荧光互补(bimolecular fluorescent complimentary,Bi FC)试验发现,Ac CRa V编码的非保守蛋白P5可招募该病毒的Gn、Gc、P3和P4到近细胞核的胞质,形成类似复制复合体(viral replication complexes,VRCs)的聚集体,推测Ac CRa V的P5通过与这些蛋白互作,参与到病毒的复制、包装和运动过程。Ac EV-2的非保守蛋白P5和P6均与Gc和P4在胞质和细胞核内发生互作,可能与病毒粒子包装和运动有关。(4)对本研究室前期获得的6份猕猴桃样本的高通量测序数据进行了重新分析,鉴定到质型弹状病毒属(Cytorhabdovirus)的一种新病毒,命名为猕猴桃病毒D(Actinidia virus D,Ac VD)。Ac VD基因组的长度为13,589 nt,互补链包含7个ORF,自3’至5’末端分别编码核衣壳蛋白(nucleocapsid protein,N)、磷蛋白(phosphoprotein,P)、P3、基质蛋白(matrix protein,M)、糖蛋白(glycoprotein,G)、P6和复制酶(RNA dependent RNA polymerase,L),3’和5’非翻译区分别为159 nt和354 nt,各ORF被高度保守的间隔区分隔开。Ac VD与已报道的质型弹状病毒基因组RNA的核苷酸序列相似性为44.6%–51.5%,编码蛋白的氨基酸序列的最高相似性为27.3%(P6)-44.5%(L),与质型弹状病毒属病毒系统进化关系较近。明确了Ac VD编码的蛋白(N、P、P3、M、G和P6)的亚细胞定位及互作特点,其中M蛋白定位于细胞的微管上,为首次发现弹状病毒的M蛋白具有该定位特点;蛋白N、P和M均可自身互作;蛋白N与P和P3互作,并在胞质形成病毒复制复合体,为质型弹状病毒的重要特点;M蛋白改变了蛋白N、P、P3和G的位置,使其定位到微管上;还发现5个蛋白在核内互作。Ac VD是首个侵染猕猴桃的质型弹状病毒,为更加深入地了解质型弹状病毒蛋白功能提供了信息。
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