黄瓜绿斑驳花叶病毒致病机制及其外壳蛋白互作蛋白功能分析

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:w_wallace
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黄瓜绿斑驳花叶病毒(Cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)属于植物帚状病毒科(Virgaviridae)烟草花叶病毒属(Tobamovirus),主要通过种子传播。近年来, CGMMV在世界葫芦科作物上频繁发生,给生产造成严重的经济损失。本研究首先制备了CGMMV衣壳蛋白抗血清;随后构建了CGMMV侵染性cDNA克隆,筛选到两个弱毒突变体并测定了其交叉保护效果;进而筛选到与 CGMMV 衣壳蛋白互作的本氏烟蛋白酶抑制因子NbPI,并通过病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)分析其在病毒侵染过程中的作用。具体结果如下:  (1)利用原核表达的CP制备了CGMMV抗体。获得的抗血清能与CGMMV CP发生特异性免疫反应,与同属的烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)无反应。琼脂双扩散试验测定抗血清的效价为1∶16,ELISA测定血清效价为1∶1024。  (2)基于CGMMV潍坊分离物构建了可以侵染西瓜的 CGMMV 侵染性克隆。我们分两段扩增病毒全基因组,同时把一个西瓜内含子插在病毒RdRp编码区内,随后将全长连入携带35S启动子的pCambia0390 载体上获得重组质粒pCGMMV-WF。将克隆通过农杆菌浸润西瓜后,西瓜系统叶片表现的发病症状与病毒积累量水平与野生型CGMMV一致,侵染效率达到100%。  (3)实验室曾构建CGMMV济南分离物侵染性克隆,可侵染本氏烟。通过比对氨基酸序列,发现CGMMV CP第89位、114位氨基酸和RdRp第68位、869位和1069位的五个氨基酸高度保守。我们将侵染性克隆中这些氨基酸都突变为丙氨酸,得到突变体命CGMMV-CP-D89A、CGMMV-CP-R114A、CGMMV-RdRp-E68A、CGMMV-RdRp-K869A和 CGMMV-RdRp-E1069A。将这些突变体分别接种本氏烟,发现突变体 CGMMV-CP-D89A与CGMMV-RdRp-E1069A在本氏烟上的致病力显著降低,说明CGMMV CP第89位的天冬氨酸与RdRp第1069位的谷氨酸是决定病毒致病力的关键氨基酸位点。随后将这些弱毒突变体在本氏烟上进行交叉保护实验,结果表明突变体CGMMV-CP-D89A与CGMMV-RdRp-E1069A的保护效率分别为91.7%和100%,在本氏烟上可以有效阻止强毒的侵染。根据本氏烟上的实验结果,我们将可以侵染西瓜的侵染性克隆CGMMV-WF进行改造,获得突变体CGMMV-WF-CP-D89A和CGMMV-WF-RdRp-E1069A。这些突变体在西瓜上的交叉保护实验结果表明,突变体 CGMMV-WF-CP-D89A 不能对西瓜进行有效的保护,其保护效率仅为11.1%;而突变体CGMMV-WF-RdRp-E1069A则能够对西瓜进行有效的保护,保护效率高达100%。  (4)通过Pull down实验发现CGMMV衣壳蛋白(Coat protein,CP)能够与本氏烟蛋白酶抑制因子(NbPI)发生相互作用,随后发现TVBMV的CP也可以与同一种蛋白酶抑制因子发生相互作用。在用酵母双杂交(Yeast two-hybrid system,YTHS)和双分子荧光互补(Bimolecular fluorescence complementation,BiFC)等方法验证互作关系后,我们通过VIGS沉默NbPI基因,将基因沉默的烟草接种CGMMV(或TVBMV)后,我们发现烟草的发病症状更加严重,病毒复制水平也显著提升。这说明NbPI是植物中的一个抗病毒靶标,推测它是通过绑定病毒CP来影响病毒的复制水平。
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