病毒侵染對(duì)寄主番茄花和果實(shí)microRNAs及其靶標(biāo)mRNAs表達(dá)的影響.pdf

1、番茄(Solanum lycopersicum)果實(shí)豐富的分子遺傳背影和重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,使番茄成為研究肉質(zhì)果實(shí)發(fā)育和成熟的模式植物。然而,番茄極易受到病毒的侵染,導(dǎo)致其產(chǎn)量和品質(zhì)降低。因此了解病毒侵染對(duì)番茄花和果實(shí)發(fā)育過程的調(diào)控機(jī)制的影響越來越重要。
　　 microRNAs(miRNAs)是一種廣泛的存在于真核生物中,長(zhǎng)約21 nt,具有基因表達(dá)負(fù)調(diào)控功能的非編碼小分子RNA,它可通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則引導(dǎo)沉默復(fù)合體切割靶基因或

2、者阻止靶基因翻譯,從而調(diào)控基因的表達(dá)。miRNAs參與植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中一系列的重要進(jìn)程,包括葉、根、莖的生長(zhǎng)發(fā)育,植物生長(zhǎng)期向生育期的轉(zhuǎn)變,果實(shí)的形成及成熟,信號(hào)傳遞,病毒防御等。
　　 在病毒侵染植物的過程中,通常會(huì)激發(fā)寄主植物的siRNAs(small interferingRNAs)基因沉默途徑來抵制病毒的入侵,而病毒則進(jìn)化出沉默抑制子來抵抗siRNAs的基因沉默抑制。由于miRNAs對(duì)靶標(biāo)mRNAs的調(diào)控與siRNAs

3、介導(dǎo)的基因沉默途徑間有著共同特性及其元件,所以病毒抑制子在擾亂siRNAs介導(dǎo)的基因沉默途徑的同時(shí)也擾亂了miRNAs的調(diào)控,使miRNAs正常的調(diào)控途徑發(fā)生紊亂,導(dǎo)致寄主植物正常生理過程發(fā)生改變,表現(xiàn)出相應(yīng)的感病癥狀。
　　 黃瓜花葉病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)和番茄不孕病毒(Tomatoaspermy virus,TAV)是影響番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的主要病毒。CMV與TAV具有類似的基因組結(jié)構(gòu),它們編

4、碼的2b蛋白是植物侵染過程中的主要致病因子,2b蛋白同時(shí)也是典型的沉默抑制子。在病毒侵染下,檢測(cè)寄主植物的miRNAs和其靶標(biāo)表達(dá)量的改變,并結(jié)合寄主植物癥狀的產(chǎn)生,來研究miRNAs表達(dá)差異與病毒致病性的關(guān)系是一種較為新穎有效的實(shí)驗(yàn)方法。
　　 本研究旨在利用熒光定量RT-PCR(Real-time RT-PCR)技術(shù),檢測(cè)在CMV-Fny、敲除2b基因的CMV-FnyA2b、添加衛(wèi)星的CMV-Fny-satT1和tAV-Bj

5、四種病毒對(duì)番茄侵染下,番茄花和果實(shí)中九條不同的miRNAs:miR156、miR159、miR160、miR162、miR164、miR167、miR168、miR171、miR172和其九條靶標(biāo)基因:SPL、MYB、ARF10、DCL1、NAC1、ARF8、AGO1、SCL和AP2的表達(dá)量變化,結(jié)合寄主的癥狀及CMV不同株系的基因表達(dá)差異,分析CMV的衛(wèi)星RNAs和2b蛋白對(duì)miRNAs途徑的影響,從CMV基因組,寄主miRNAs及其

6、靶標(biāo)mRNAs表達(dá)量多重方面來探討寄主植物癥狀產(chǎn)生的原因。
　　 結(jié)果表明,相對(duì)于未接毒的對(duì)照植株,CMV-Fny△2b侵染的植株沒有觀察到感病癥狀,其他三種病毒侵染的的植株都表現(xiàn)出了明顯的形態(tài)學(xué)的改變,表現(xiàn)為植物發(fā)育遲緩,花型畸小和果子缺陷。定量的結(jié)果顯示CMV-FnyA2b侵染的植株,其miRNAs及其靶標(biāo)mRNAs基本上也沒有變化。而CMV-Fny、CMV-Fny-satT1和TAV-Bj侵染的植株大部分miRNAs及其靶

7、標(biāo)mRNAs都有很高的上調(diào),但這三種病毒侵染的植株其miRNAs及靶標(biāo)mRNAs表達(dá)量有明顯差異,同時(shí)對(duì)寄主miRNAs調(diào)控途徑的影響表現(xiàn)為組織特異性。另外,CMV敲除2b基因或添加衛(wèi)星RNA后都下調(diào)了CMV各個(gè)基因的表達(dá)量,但CMV-Fny△2b基因組的表達(dá)量下調(diào)的尤為明顯,表明了2b基因在病毒侵染過程中的重要性。對(duì)寄主番茄miRNAs和靶基因mRNAs表達(dá)量改變的研究和它們相關(guān)功能的預(yù)測(cè),為了解番茄發(fā)育成熟過程中miRNAs介導(dǎo)的表