兩種雙生病毒衛(wèi)星DNA的遺傳結(jié)構(gòu)和種群變異.pdf

1、雙生病毒具有獨(dú)特的孿生顆粒形態(tài)，是一類單鏈環(huán)狀植物DNA病毒，近年來已在全球多種作物上引起巨大經(jīng)濟(jì)損失。已發(fā)現(xiàn)部分單組份雙生病毒伴隨有衛(wèi)星分子，稱為DNAβ，且大多數(shù)DNAβ是其輔助病毒誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生典型癥狀所必需的致病決定因子，并與輔助病毒構(gòu)成雙生病毒DNAβ病害復(fù)合體，進(jìn)一步加重危害。研究表明植物RNA病毒具有較高的種群變異水平和豐富的遺傳多樣性，其種群結(jié)構(gòu)表現(xiàn)“準(zhǔn)種”特性，部分雙生病毒也被證實(shí)具有較高種群變異水平。由于衛(wèi)星DNAβ與

2、雙生病毒在遺傳上具有共進(jìn)化關(guān)系，為明確DNAβ分子在寄主體內(nèi)的遺傳結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及種群變異水平，分別將煙草曲莖病毒(Tobacco curly shoot virus，TbCSV)Y35分離物(Y35)與其衛(wèi)星DNAβ(Y35β)以及中國(guó)番茄黃化曲葉病毒(Tomato yellow leaf curl China virus，TYLCCNV)Y10分離物(Y10)與其DNAβ(Y10β)的侵染性克隆經(jīng)根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)接種心葉煙和本氏煙，從DNA

3、β的分子克隆出發(fā)，對(duì)寄主體內(nèi)DNAβ的種群結(jié)構(gòu)和變異水平進(jìn)行了初步研究。
　　 從接種心葉煙和本氏煙植株中共獲得3個(gè)Y35β種群和8個(gè)Y10β種群。對(duì)其種群遺傳構(gòu)的分析表明，Y35β和Y10β的種群均具有豐富的遺傳多樣性，它們均由一群高度相似但不完全一致的序列變異體組成。其中Y35β種群突變克隆百分率為56.3％～90％，突變頻率為6.00×10-4～1.27×10-3；而Y10β種群幾乎所有克隆均發(fā)生突變，其突變克隆百分率和種

4、群突變頻率分別達(dá)99.2％和2.37×10-3～3.20×10-3，這說明Y35β變異水平略低于Y10β。除Y35β在接種～d和120d的心葉煙中所得種群的突變頻率相差一個(gè)數(shù)量級(jí)外，同種衛(wèi)星DNAβ在不同寄主中以及同一寄主中不同時(shí)間所得種群的變異水平無明顯差別。對(duì)衛(wèi)星DNAβ種群內(nèi)突變分布的分析表明，堿基突變?cè)贒NAβ的整個(gè)基因組內(nèi)均有分布。在DNAβ分子的衛(wèi)星共同區(qū)(satellite common region，SCR)、富含A(A

5、-rich)區(qū)及βC1基因這三個(gè)區(qū)段中，Y35β和Y10β均在A-rich區(qū)內(nèi)發(fā)生的堿基突變數(shù)目最多，其中，Y10β在A-rich區(qū)的突變又特別集中在888～901核苷酸位點(diǎn)這一區(qū)段。βC1區(qū)發(fā)生堿基突變的數(shù)目明顯少于A-rich區(qū)。無論Y35β還是Y10β種群，在SCR區(qū)內(nèi)發(fā)生的突變均最少，表明該區(qū)段最為保守。DNAβ種群的堿基突變類型包括堿基替換、缺失和插入。在堿基替換突變類型中，堿基轉(zhuǎn)換的比例明顯大于堿基顛換。不同接種時(shí)間從同一寄

6、主中所得種群的優(yōu)勢(shì)堿基突變類型有所不同，表明雖然在同一寄主體內(nèi)DNAβ種群變異水平能維持較為穩(wěn)定的水平，但其堿基突變類型卻會(huì)出現(xiàn)不同程度的差異。且不同衛(wèi)星的堿基突變類型也不相同，其中Y35β種群中出現(xiàn)較多的突變類型有G→A突變、T→C突變和C→T突變等，堿基的缺失或插入突變較少；Y10β種群中發(fā)生較多的突變類型包括A→G突變、T→C突變以及堿基A缺失和堿基G缺失。Y10β種群內(nèi)堿基缺失和插入突變的數(shù)目明顯多于Y35β種群，且堿基A和G的

7、缺失和插入主要發(fā)生在A-rich區(qū)的888～901核苷酸位點(diǎn)。此外在DNAβ種群中還發(fā)現(xiàn)多個(gè)克隆在同一位點(diǎn)發(fā)生相同堿基突變類型的現(xiàn)象。
　　 βC1為DNAβ分子唯一編碼的功能基因。對(duì)兩種衛(wèi)星DNAβ在βC1區(qū)發(fā)生的堿基突變及由此引起的氨基酸突變分析結(jié)果表明，βC1區(qū)內(nèi)發(fā)生的堿基突變均是非同義突變多于同義突變，且所有同義突變均發(fā)生在密碼子第三位。Y10β種群在βC1區(qū)發(fā)生的堿基突變較平均地分布在密碼子的三個(gè)堿基位置中，而Y35β

8、種群在βC1區(qū)的所有突變中，絕大多數(shù)發(fā)生在密碼子第三位。
　　 由上述研究結(jié)果可以明顯看出，兩種衛(wèi)星DNAβ種群均具有較高的變異水平，基本符合病毒和衛(wèi)星的“準(zhǔn)種”結(jié)構(gòu)特征；同時(shí)，衛(wèi)星DNAβ種群具有高于輔助病毒的突變水平，其高突變頻率與DNAβ分子內(nèi)A-rich區(qū)的高度變異密切相關(guān)。由此推測(cè)衛(wèi)星DNAβ種群的快速變異可能進(jìn)一步提高雙生病毒病害復(fù)合體的寄主適應(yīng)性從而加速蔓延危害。因此研究DNAβ在不同寄主中的遺傳結(jié)構(gòu)及變異水平對(duì)于