烟草花叶病毒和番茄花叶病毒在烟草上致病性差异的分子机理研究

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烟草花叶病毒B株系(Tobacco mosaiowirus B,TMV-B)和番茄花叶病毒S1株系(Tomato mosaic virus S1,ToMV-S1)的基因组结构与功能很相似,都属Tobamovirus,并且亲缘关系最近。ToMV—S1与TMV-B在常见实验寄主上有明显的症状差异(周雪平等,1997)。TMV在普通烟、白肋烟和黄苗榆上能系统侵染形成花叶,而ToMV为局部枯斑;TMV在心叶烟,珊西烟等含N基因的烟草上产生枯斑比ToMV快,直径大;TMV产生中央白褐色,边缘深褐色枯斑,而ToMV形成的枯斑颜色均一,为白褐色。 在TMV-B侵染性克隆的基础上,采用叠加延伸PCR(overlap extension PCR,OEPCR)方法,将ToMV的MP基因精确地置换TMV MP基因,获得具有侵染性的置换克隆pT/OMP,用特异检测TMV和ToMV MP基因的引物作PCR鉴定,及对置换克隆的接口序列和插入MP基因的序列测定,均表明ToMV MP基因是按设计要求置换了TMV MP基因。Western blot证明外源的ToMV MP基因不影响杂合病毒的复制和表达。 本文比较了杂合病毒T/OMP和TMV的侵染性,包括寄主范围差异,在珊西烟、三生烟和番茄上的系统侵染能力差异,在枯斑寄主心叶烟、珊西烟(NN)、三生烟(NN)、埃氏烟(NN)、苋色藜和昆诺藜上的枯斑表型差异,在心叶烟、珊西烟(NN)上诱发过敏性反应(hypersensitive response,HR)时产生水杨酸的差异四个方面。 结果发现T/OMP能系统侵染普通烟、白肋烟和黄苗榆,并且症状与TMV相似,在其它常见的实验寄主上T/OMP和TMV的寄主范围一致,用TAS—ELISA方法对TMV、T/OMP和ToMV在珊西烟、三生烟和番茄上的系统侵染速度和浓度积累的比较,发现T/OMP与TMV没有明显的差异,这表明TMV和ToMV的MP基因功能具有很强的互补性,MP基因并不是TMV与ToMV在普通烟上侵染能力差异的病毒决定因子;在苋色藜、昆诺藜上,TMV和T/OMP产生的枯斑大小相似,而在心叶烟、珊西烟(NN)、三生烟(NN)和埃氏烟(NN)这些含N基因的枯斑寄主上,T/OMP产生的枯斑比TMV小,边缘的褐圈也比TMV小,这表明*P基因影响了N基因介导的*R反应所产生的枯斑大小:在心叶烟、珊西烟(NN)和埃氏烟(NN)上,T/OMP产生的枯斑与 TOMV相似,在三生烟(NN)上,T/OMP产生的枯斑比TMV小,但比ToMV大,推测不同烟草所含的N基因是有一定差异的,三生烟 N基因对 TMV和 TOMV REP(replicase)的差异较敏感;TMV和 T/OMP诱发的 HR反应产生的水杨酸量与枯斑大小在接种后约 108h和120h有一定的相关性,但实验还有待于重复。
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