幾種病毒浸染對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)器官中特定miRNAs及其靶標(biāo)表達(dá)的影響.pdf

1、病毒侵染能夠干擾和破壞寄主植物的正常生理生化途徑,引起宿主發(fā)生相應(yīng)的病理反應(yīng),最終造成農(nóng)作物減產(chǎn)或絕收。黃瓜花葉病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)是目前世界上最普遍、分布最廣、危害最為嚴(yán)重的植物病毒之一。CMV在自然界的傳播侵染經(jīng)常伴有衛(wèi)星RNA的發(fā)生,目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)輔助衛(wèi)星RNA都會(huì)改變CMV引起的寄主癥狀。26基因是CMV的致病決定因子,編碼一種沉默抑制蛋白,干擾并破壞宿主對(duì)病毒侵染的防御體系。microR

2、NAs(miRNAs)是一類(lèi)廣泛存在于動(dòng)植物體內(nèi)的內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA,可通過(guò)與靶標(biāo)mRNA的序列互補(bǔ)從而在轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)控其翻譯進(jìn)程。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn),miRNAs參與植物多種生理和代謝過(guò)程,包括構(gòu)建病毒防御體系和調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育。然而miRNAs在病毒侵染導(dǎo)致植物癥狀產(chǎn)生這一過(guò)程中發(fā)揮的作用還未完全研究清楚,這很大程度上是由于miRNAs分子量小檢測(cè)困難以及大量miRNAs仍處于未知狀態(tài),另一方面則可能是由于不同種的病毒寄主響應(yīng)

3、的機(jī)制不同。
　　 本論文采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(Real-time quantitative RT-PCR)技術(shù),研究了CMV國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)株系CMV-Fny、致病因子2b缺失突變體CMV-Fny△2b、添加致強(qiáng)衛(wèi)星sat335的CMV-Fny-satT1以及從北京菊花中分離得到的番茄不孕病毒TAV-Bj這四種病毒侵染番茄后,寄主根、莖組織中miRNAs及其靶標(biāo)mRNAs表達(dá)量的特異性變化,結(jié)合CMV病毒各基因(亞)組表達(dá)量的差異變

4、化情況,探討CMV致病決定子2b蛋白以及其寄生因子satT1干擾寄主miRNAs沉默途徑的作用,從病毒基因表達(dá)量和寄主miRNAs及其靶標(biāo)mRNAs表達(dá)量方面來(lái)分析病毒侵染導(dǎo)致寄主癥狀產(chǎn)生的原因。
　　 本研究結(jié)果顯示,在CMV-Fny△2b侵染的番茄各營(yíng)養(yǎng)器官中,病毒各基因(亞)組的表達(dá)量均極低,基本維持在10-4-10-6之間;添加衛(wèi)星satT1后,在番茄各營(yíng)養(yǎng)器官中CMV-Fny各基因(亞)組的積累量總體趨勢(shì)是呈現(xiàn)不同程度

5、的降低,但由于病毒粒子在寄主體內(nèi)運(yùn)輸及擴(kuò)散,在葉組織中會(huì)直接降低,而在莖組織中會(huì)出現(xiàn)先升后降,在根系組織中則會(huì)出現(xiàn)表達(dá)量下降的延遲。在四種病毒處理的番茄根系發(fā)育過(guò)程中,總體來(lái)說(shuō)CMV-Fny和CMV-Fny△2b的侵染對(duì)番茄側(cè)根發(fā)育的影響較小,而CMV-Fny-satT1和TAV-Bj對(duì)番茄側(cè)根發(fā)育造成了嚴(yán)重影響,表現(xiàn)為NAC1相對(duì)表達(dá)量的降低和側(cè)根數(shù)量的大幅度減少;而在所有處理組中,CMV-Fny△2b處理組的主根發(fā)育最長(zhǎng)。在莖組織的

6、發(fā)育過(guò)程中,我們則清楚的看到在接種21天后的CMV-Fny-satT1處理組中莖木髓部出現(xiàn)了明顯異常,表現(xiàn)為莖中空。而在miRNAs和靶標(biāo)的檢測(cè)中,我們發(fā)現(xiàn)TAV-Bj和CMV-Fny-satT1侵染的番茄莖中miR164的含量均偏高,而靶標(biāo)NAC1的含量都明顯偏低。在實(shí)驗(yàn)中,我們還發(fā)現(xiàn)在病毒侵染前3周,miR156a在感病番茄莖組織中的表達(dá)量呈顯著性大幅度上升,與此同時(shí)在病毒處理組番茄根組織中miR159呈顯著性大幅度上調(diào)表達(dá),而此周

7、期內(nèi)病毒粒子的活性最強(qiáng),我們推測(cè)這兩種miRNAs可能與病毒在不同組織的侵染相關(guān)。本研究還發(fā)現(xiàn)病毒的侵染干擾了寄主番茄營(yíng)養(yǎng)器官中miRNAs和靶標(biāo)mRNAs的表達(dá)。寄主番茄對(duì)不同病毒具有不同的響應(yīng),一般來(lái)說(shuō),這種響應(yīng)與病毒的致病性和病毒種類(lèi)相關(guān)。以上研究結(jié)果證實(shí)在病毒-寄主互作過(guò)程中,病毒利用miRNAs調(diào)控途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)寄主基因表達(dá)的調(diào)控,并導(dǎo)致了相應(yīng)癥狀的產(chǎn)生,該研究也為揭示衛(wèi)星對(duì)CMV致病性影響的關(guān)系、植物miRNAs及其靶標(biāo)mRNA