烟草CN基因的RNA沉默载体构建与功能分析

黄花烟HZNH是我国特有的地方种质资源,接种烟草花叶病毒(TMV)后表现出超敏反应和系统获得性抗性。目前,已从HZNH中克隆到1个同TMV抗病基因N基因同源的基因,命名为CN基因。为方便利用RNA干扰(RNAinterference,RNAi)技术研究烟草CN基因的功能,构建了用于RNAi的植物转化载体pPZYICN。通过农杆菌介导的叶盘法转化含N基因的烟草Xanthi-nc,获得了32株转基因植株,TMV接种后,转基因Xanthi-nc没有丧失对TMV的抗性,说明CN基因的RNA干扰载体不能沉默N基因的表达,故CN基因可能是HZNH中特有的抗性基因,从而为获得新的烟草抗病基因及抗病品种奠定基础。     

新鉴定高抗TMV普通烟草枯斑资源的N导入片段长度多样性

为了解我国普通烟草（Nicotiana tabacum）资源对烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）的抗性基因状况,为烟草抗病育种的亲本选择提供信息,利用N基因特异分子标记鉴定出携带N基因的普通烟草资源,并采用N导入片段的特异分子标记鉴定了N导入片段的长度。结果表明,供试的63份接种TMV表现枯斑的普通烟草（简称普通烟草枯斑资源）可划分为3大类型,分别为Coker176类型:GL3.50和GL4.06标记阴性、TN4.39、TN5.226、TN5.51标记阳性;Samsun NN类型:GL3.50、GL4.06、TN4.39、TN5.226标记阳性,TN5.51阴性;Xanthi nc类型:GL3.50、GL4.06、TN4.39、TN5.226、TN5.51标记阳性。402等51份资源的N导入片段长度属于Coker176类型,Ky160等2份资源的N导入片段长度属于Samsun NN类型。Ky52等10份资源的N导入片段长度属于Xanthi nc类型。N导入片段较短的枯斑资源,推测其连锁累赘可能较小,育种利用潜力较大。本文较系统地鉴定了普通烟草抗TMV的枯斑资源的N导入片段长度,可为抗TMV种质资源的育种利用提供参考。      

一个与烟草TMV抗性基因N紧密连锁的共显性SSR标记

烟草普通花叶病（Tobacco Mosaic Virus,TMV）是烟叶生产的主要病害,为建立烟草抗TMV分子标记辅助选择体系,本研究以高抗TMV烤烟品种Coker176和易感TMV烤烟品种Y3以及它们的BC1F1群体为试材,采用分离集团分组分析法（Bulked Segregation Analysis,BSA）和简单序列重复（Simple Sequence Repeat,SSR）标记技术,筛选与TMV抗性基因N紧密连锁的共显性SSR标记。通过对18764对SSR引物的分析表明,有396对SSR引物在两亲本间有多态,选出1对SSR引物TM508-007扩增出的标记与TMV抗性的N基因紧密连锁,遗传连锁距离为0.41 cM,证实获得的与TMV抗性基因N紧密连锁的共显性SSR标记稳定可靠,可用于烟草抗TMV分子标记辅助选择。      

抑制烟草花叶病毒活性植物的筛选

本研究采用半叶枯斑法和烟草病害分级标准,对抗TMV的活性植物进行筛选,系统测定了艾蒿、板蓝根、柴胡等24种植物的粗提取物对烟草花叶病毒（TMV）的抑制效果,包括体外钝化TMV作用、抑制TMV初侵染;并采用盆栽法,研究植物粗提取物对烟草花叶病的保护和治疗作用等。试验表明,银杏、栀子、商陆、赤芍等植物粗提取物的综合防治效果较好,有进一步开发和利用的前景。     

抗TMV烤烟育种高世代材料的分子标记辅助选择

为建立烟草抗TMV分子标记辅助选择育种体系,加速抗TMV烤烟品种的培育,以优质但易感TMV的烤烟品种K326为受体亲本,以抗TMV烤烟育种材料CV87为供体亲本,通过多次回交和自交,并结合分子标记辅助技术把来源于CV87抗TMV的N基因导入到优质易感TMV的烤烟品种K326中。结果表明,在293份BC_2S_3高世代材料(K326×CV87)中,有108份材料含有抗TMV的N基因。其中,107份材料抗感分离比的P值0.05,即这107份材料的N基因型为显性纯合。因此,烟草抗TMV分子标记辅助选择育种体系可靠性高,能提高烟草抗TMV的育种效率。     

烟草DELLA基因家族的克隆与表达模式分析

为明确烟草受逆境胁迫时DELLA基因家族的转录调节功能,通过烟草EST序列比对分析克隆了3个DELLA基因家族基因（NtDELLA1,NtDELLA2,NtDELLA3）,并对3个基因的结构和表达模式进行了分析。生物信息学分析结果表明,烟草DELLA基因全长1 700 bp左右,其编码蛋白包含DELLA蛋白的特征结构域DELLA基序和VHYNP基序,与拟南芥DELLA蛋白家族的GAI蛋白高度同源,推测烟草DELLA蛋白与拟南芥DELLA蛋白具有类似的功能;荧光定量PCR分析结果表明,这3个基因在烟草不同组织和关键生长发育时期表达模式类似,尤以茎中表达量最高;胁迫应答分析结果表明,烟草DELLA基因的转录对干旱、低温、烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）侵染和外源激素均表现出不同程度的响应,其中干旱、赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）可抑制烟草DELLA基因的表达,而低温胁迫可诱导NtDELLA1上调表达,TMV侵染可诱导NtDELLA1和NtDELLA2的大量表达。      

烟草硝酸还原酶基因NIA1启动子互作蛋白的筛选

硝酸还原酶是植物氮同化过程中的关键酶和限速酶。为更好地调控硝酸还原酶基因的表达,本实验克隆了烟草硝酸还原酶基因NIA1上游938bp的启动子区域,构建了烟草cDNA基因表达文库,应用酵母单杂交技术筛选NIA1启动子序列互作蛋白。通过序列测定和生物信息学分析,共筛选出9个互作蛋白cDNA。其中,功能不明确的预测蛋白7个,具有明确功能信息的蛋白2个,分别为含有CRM结构域的CFM3蛋白（No.71）,和烟草亚硫酸盐氧化酶类似蛋白Sulfite oxidase-like蛋白（No.126）。这些蛋白均为NIA1启动子序列互作蛋白,可能作为转录因子参与NIA1基因的转录调控过程。      

烟草过氧化氢酶基因CAT1的克隆及表达特征分析

基于GeneBank中已有的植物Catalase 1（CAT1）基因序列设计烟草CAT1的特异性引物,通过RT-PCR扩增克隆获得Nicotiana tabacum var. NC89 CAT1全长mRNA序列,可编码492个氨基酸残基。遗传进化分析显示NC89 CAT1中与N .benthamiana CAT1基因亲缘关系最近。利用real-time RT-PCR技术对CAT1基因在烟草中的组织表达特异性和烟草NC89应对生物和非生物胁迫的表达差异进行了分析。结果表明CAT1基因在烟草NC89的根、茎、叶、花瓣、花萼、种子中均有表达,其中在根部表达量最低,在叶中相对表达量最高。生物和非生物胁迫处理烟株,其CAT1诱导表达分析显示,机械损伤、渗透压、低温和高温、干旱、和感染TMV CAT1表达量上调,紫外胁迫下表达量下调。上述研究表明烟草CAT1基因可能参与了植物的生长发育、应对非生物和生物胁迫的过程。      

烟草抗病毒基因工程研究进展

烟草抗病毒基因工程是快速改良烟草抗病毒性状的一条有效途径,它涉及到抗病毒目的基因的选择、高效转化体系的建立、目的基因在转基因烟草中的检测和表达活性、转基因烟草抗病毒性状的稳定性以及转基因烟草的安全性等问题.对病原菌致病机制、植物抗病机制以及它们互作体系的透彻研究是解决这些问题,使烟草等植物转基因研究在现有基础上产生质的飞跃的根本和关键.     

转复制酶基因抗病毒烟草的研究

将携带烟草花叶病毒(TMV)54KD蛋白基因和黄瓜花叶病毒(CMV)3'端缺失0.9kb的复制酶基因片段的植物表达载体pBICT,通过很痛农杆菌311SE系,利用叶圆盘法转化烟草,在含有卡那霉素的选择培养基上诱导生芽、生根,得再生植株53株。移入大田后,选取5株,提取植物总DNA,Southern杂交检测,结果5株中均有复制酶基因的整合,且转基因植株在大田中表现了良好的抗TMV和CMV能力。      

山东烟区主要病毒的株系鉴定

1995年至1997年间,从山东烟区各主要产烟县(市)采集病毒样品,经鉴定、分类、分离、纯化后,对纯化物进行了生物学特性、病毒粒体形态、血清学关系等方面的比较,从而明确了山东烟区主要烟草病毒病病原物的株系:烟草黄瓜花叶病毒的普通株系(CMVc)、坏死株系(CMVTN)、黄化株系(CMVY);烟草普通花叶病毒的普通株系(TMVC)、坏死株系(TMVN)、黄化株系(TMVY)、环斑株系(TMVRS);烟草马铃薯Y病毒的普通株系(PVYO)、坏死株系(PVYN);烟草蚀纹病毒的轻症株系(TEVM)、重症株系(TEVs)。其中烟草黄瓜花叶病毒的普通株系(CMVC)、烟草普通花叶病毒的普通株系(TMVC)、烟草马铃薯Y病毒的坏死株系(PVYN)、烟草蚀纹病毒的重症株系(TEVS)是优势株系。烟草蚀纹病毒(TEV)的株系毒力分化属国内首次报道。      

海藻糖增强烟草对普通花叶病的抗性及其机理的初步分析

[目的]明确海藻糖能否增强烟草对烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus，TMV）病的抗性。[方法]采用半叶枯斑法、组织化学染色法、qPCR等技术分析海藻糖对TMV钝化、预防和抑制的效果，海藻糖处理后烟叶中活性氧的含量和渗透调节物质的含量、抗氧化酶活性变化，相关抗氧化和抗病基因的表达变化。[结果]海藻糖能够钝化TMV，对花叶病有治疗和预防的效果。海藻糖处理24 h后，烟叶中H₂O₂和脯氨酸含量升高，POD和SOD活性下降，APX和编码NADPH氧化酶亚基基因的表达水平升高，抗病基因PR、N-LIKE基因和NtEIG-48表达增加。海藻糖处理未影响烟株的正常生长。[结论]认为海藻糖可能通过提高叶片中的H₂O₂含量，激活抗病基因表达而增强烟草对TMV的抗病性。      

引进美国烤烟新品种(系)的抗性检测与评价

为选育和利用抗病品种、有效防治烟草病害,采用人工诱发抗性鉴定方法对引进的13个美国烤烟品种(系)进行了烟草黑胫病、烟草普通花叶病(TMV)和赤星病的抗性测定,并采用分子标记方法对黑胫病和TMV进行了辅助检测。结果表明:NCT5、NCT6、NCT7、NCT8、NCT9、NCT10和NCT13抗黑胫病,NCT1、NCT4、NCT11和NCT12中抗黑胫病,抗病分子标记辅助检测中仅有4个烤烟品种NCT6、NCT9、NCT12和NCT13检测出Ph基因,其余品种未检出含有Ph基因。NCT1、NCT8、NCT11和NCT4中感赤星病,NCT12、NCT10、NCT2、NCT13、NCT9、NCT3、NCT7、NCT6和NCT5中抗赤星病。NCT13、NCT10、NCT9、NCT12、NCT6、NCT4、NCT1、NCT2、NCT11、NCT7和NCT8感TMV,NCT5和NCT3中感TMV。PCR分析表明,所有供试品种(系)均不含N基因,与抗性鉴定结果中13个供试品种(系)对TMV均表现感病和中感的结果相吻合。      

复合亚氯酸钠灭活烟草花叶病毒的机理分析

为揭示复合亚氯酸钠（500 mg/L）杀灭烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus,TMV）的机理,采用荧光定量RT-PCR检测药剂处理后的病毒CP基因和Rep基因表达量,并利用间接酶联免疫吸附法测定了TMV CP的破坏程度;同时接种心叶烟,通过枯斑数统计分析了TMV的侵染活性;利用大片段步移RT-PCR检测TMV相关基因片段的损伤,并使用透射电镜观察药剂处理后病毒粒子被破坏的情况。结果显示：(1)药剂处理30 min可以完全抑制TMV CP基因的表达,处理60 min可完全抑制TMV Rep基因的表达。此时,TMV CP被完全破坏,病毒也完全丧失了对枯斑寄主心叶烟的侵染能力。(2)药剂处理30 min时,TMV的183kDa-1、183kDa-2、183kDa-3、183kDa-4、54kDa、CP&MP基因编码区等6个区域中的183kDa-2、183kDa-4和CP&MP区域首先被损伤,但接种叶叶脉和接种叶叶柄上的这3个区域可以正常扩增。处理45 min时,接种叶叶脉、接种叶叶柄和接种叶上部叶片的183kDa-1、183kDa-3和54kDa区域可以正...     

云南烟草中烟草花叶病毒株系比较与分析

利用TAS-ELISA方法对采自云南不同烟草种植区的710份花叶病样进行检测,其中546份样品与TMV抗体呈阳性反应。根据地理分布的差异,选择了38个代表性分离物进行TMV外壳蛋白基因的IC-RT-PCR扩增、克隆和测序。测序分析表明,38个TMV cp基因核苷酸序列相似性在95%~100%之间,其推导的氨基酸序列同源性为97.5%~100%。云南不同TMV分离物与TMV-U1、TMV-Fujian核苷酸相似性大于90%,其系统关系与TMV-U1和TMV-Fujian分离物聚为一簇,研究表明云南38个烟草分离物均属于TMV-U1株系。      

一种利用水提物快速简便检测烟草中TMV 的方法

由烟草普通花叶病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)侵染所致的植物病毒病是世界性的难题,具有寄主广泛,易于传播等特点。笔者研究了一种快速简捷检测烟草中TMV 的方法,通过利用无菌水研磨TMV 侵染后发病的烟草病叶,取上清液进行1%的琼脂糖凝胶电泳检测,可检测到一条特异性的,大小为6 000 bp 的电泳条带,而在健康烟草叶片水提物中却检测不到该电泳条带的存在。以TMV 复制酶基因片段为探针,对该特异性电泳条带进行Northern-blotting 分析。结果表明, 水提物中的电泳条带与TMV 复制酶基因探针发生较强的杂交信号,暗示该条带可能为TMV 的基因组。因此,该方法可在 10 min 内方便快速的检测烟株中TMV 的存在,避免了常规血清学检测和分子检测(RT-PCR 和western-blot)等方法的昂贵试剂和繁琐的操作步骤。但是该方法的水提取物在室温下不稳定,当静止3 h 以上,就很难再检测到特异性的电泳条带。     

贵州烤烟TMV的越冬存活

研究了贵州烟草普通花叶病毒(TMV)在烤烟不同烟株残体和其它寄主植物上的越冬存活情况。结果表明,①病秆露在土表比埋在土中,TMV更容易失去侵染力;TMV在粗根中存活的时间比在茎、叶中长,在叶片中存活的时间最短;病茎、叶中的TMV在水环境中经过10个月失去侵染力;在室内过冬的病烟秆和在土中过冬的烟桩能导致假植烟苗严重发病。②经过6～11月后,土表的病烟杈中未能检出有侵染力的TMV;用病烟权作猪饲料,煮后仍有较多病毒存活。③病株种子的果壳碎屑有病毒存活,但不导致烟苗发病。④仅在番茄、辣椒、白菜和刺天茄等其它寄主中检出TMV。总体认为,病株烟秆、烟根是TMV的主要越冬处所,即初侵染来源;刺天茄是重要的野生寄主。因此,提出以合理处理烟株残体、轮作和使用抑芽剂为主的防治对策,此对TMV的预防具有积极意义。     

壳寡糖膦酸酯对烟草花叶病毒抗性及其机理的初步研究

为开发新的生物源抗烟草花叶病毒(TMV)剂,对合成的5种壳寡糖膦酸酯进行了抗性盆栽试验研究,通过心叶烟的鉴定发现,5种药剂对TMV都具有显著的抗病效果,其中浓度为200 μg·mL-1的COS-P-3处理效果最佳,达到了90.79％的枯斑抑制率,分别比市售药剂二(辛基胺乙基)甘氨酸盐和宁南霉素提高51.8％和24.0％,显著提高了预防效果.用筛选出的抗病毒剂处理豫烟5号,烟草叶片的叶绿素含量比接种对照明显提高,而同时超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性均有不同程度的提高.结果表明,新型壳寡糖膦酸酯COS-P-3通过诱导烟草防卫反应、提高防御酶活性,保护叶片中叶绿体合成,从而减轻病毒的侵害.