贵州烟草上一株PVY坏死株系全序列测定与分析

2007年从贵州省贵定烟区采集一株呈典型马铃薯Y病毒坏死株系(Potato virus Y vein necrosis strain,PVYN)的烟草病毒病样,经PVY鉴别寄主枸杞(Lycium barbarum L.)单斑分离纯化后,于枯斑三生烟(Samsun NN)株上保存,得到PVY分离物Guiding-3。以GenBank中已有的PVY全序列为基础,设计了3对PVY特异引物。通过总RNA提取、RT-PCR及序列测定,发现所测得的PVY分离物Guiding-3全长基因组序列(NCBI登录号为HM590405)包括9 699个碱基,整条序列仅包含一个由9 186个碱基组成的开放读码框(ORF),编码一条包含3 061个氨基酸的多聚蛋白。利用MEGA软件对所测得的PVY全序列与GenBank中已有的PVY全序列进行系统进化分析,发现Guiding-3分离物的序列与PVYN、PVYNTN、PVYN:O、PVYO、PVYNNP株系的一致性分别为98%、97%、94%、92%、85%,在已有的PVY株系中,Guiding-3分离物与PVYN株系具有较高的进化亲缘关系。另外,还对PVY的分子变异进行了初步讨论。     

贵州黔南烟草马铃薯Y病毒(PVY)株系的血清学鉴定

2010年从贵州省黔南州烟草产区共采集201个表现明显马铃薯Y病毒病症状的烟草样本。采用Tas-ELISA检测PVY的3个株系PVYN、PVYO和PVYC。结果显示,201个样本中共检测出171个样本受到PVY侵染,其中PVYN37个,占21.6%;PVYO133个,占77.8%;PVYC0个,PVYN和PVYO复合侵染1个,占0.6%。PVY株系分布具有一定规律,侵染黔南州烟草的PVY以PVYO为主要株系,PVYN侵染相对较少,为次要株系,所有样本均没有检测到PVYC侵染,复合侵染零星发生。     

黔南烟草马铃薯Y病毒(PVY)株系的分子鉴定

为了揭示贵州省黔南烟区马铃薯Y病毒(PVY)株系分布及分子变异规律,先利用血清学方法初步鉴定PVY株系,再选择19个PVY分离物进行分子鉴定.结果表明,克隆的19个PVY cDNA片段全长均为1074 nts,包含1个801 nts的完整cp基因,编码266个氨基酸.序列比对发现,19个黔南PVY分离物cp基因核苷酸序列相似性为87.0％ ～ 99.9％,与GenBank登录的其他17个PVY株系cp基因序列相似性为86.6％ ～ 99.9％.系统进化树分析表明,黔南烟区19个PVY分离物中,有3个PVY分离物与PVYN株系和PVYNTN亲缘关系较近,而其他16个PVY分离物与PVYNN:O株系的亲缘关系最近.     

黑龙江烟区烟草马铃薯Y病毒株系的分子鉴定

为明确黑龙江烟区烟草马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)株系种类及其分布状况,采用多重PCR技术及测序手段,对采集黑龙江省烟叶产区的107份疑似PVY样品进行了鉴定分析。结果表明:4个有代表性的PVY分离物HLJ-SH8、HLJ-SC2、HLJ-SC6和HLJ-MDJ4的基因组序列全长分别为9 698、9 702、9 702和9 698 bp,都包含一个由9 186 bp组成的开放读码框(ORF),编码一个由3 061个氨基酸组成的多聚蛋白。系统进化树分析结果表明这4个PVY分离物分别为PVYNTN、PVYN、PVYNW和PVYNTN-NW株系,其中PVYNTN-NW株系是侵染黑龙江烟草的优势株系。      

烟草PVYN辽宁分离物全序列测定与分析

利用引起烟草脉坏死病的马铃薯Y病毒脉坏死株系辽宁分离物（Potato virus Y-vein necrosis strain Liaoning isolate, PVYN-LN）,以GenBank中已有的PVY全序列为基础,设计特异引物。通过总RNA提取、RT-PCR、3’RACE和5’RACE扩增及序列测定,测得PVYN-LN全长基因组序列（NCBI登录号为JQ971975）包括9714个碱基(含PolyA尾),整条序列仅包含一个由9186个碱基组成的开放读码框（ORF）,编码一条包含3061个氨基酸的多聚蛋白。对所得序列进行BLAST,利用MEGA软件对所测得的PVYN-LN全序列与GenBank中已有的PVY全序列及氨基酸进行系统进化分析,发现PVYN-LN分离物与已报道的PVYN株系具有较高的进化亲缘关系,该分离物属于PVYN株系。序列重组分析软件RDP4分析,该序列无重组。     

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。      

烟草上马铃薯Y病毒的RT-PCR检测

本文根据已报道的PVY CP基因序列,设计合成了2套扩增PVY CP基因全序列和中间部分序列的寡核苷酸引物,用两套程序分别对马铃薯Y病毒普通株系(PV YO)和马铃薯Y病毒坏死株系PV YN) CP基因进行RT-PCR扩增,结果分别得到了与预期大小一致的804和301bp片段,健康植株对照中未扩增到任何产物,建立了RT-PCR检测烟草上马铃薯Y病毒的程序。      

烟草品种对马铃薯Y病毒抗性遗传分析

选用6个对PVY抗性有差异的烟草品种,采用完全双列杂交方法,研究了烟草对PVYN抗性遗传规律。结果发现:烟草PVYN抗性符合加性-显性遗传模型。参试品种间一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)存在极显著差异,V.SCR的GCA最高,其次是VAM,是对PVYN抗性的高值亲本,K326的GCA最低,其次是NC95,是对PVYN抗性的低值亲本。通过V.SCR×K326和VAM×TN86组合证明了V.SCR和VAM两个亲本的SCA均表现较高,有进一步研究利用的价值。参试品种的显性基因和隐性基因数量不同,V.SCR的抗性和NC95的感病性是由显性基因控制的,TN86的抗性和K326的感病性是由隐性基因控制的,环境对显性基因的表达有较大影响。狭义遗传力较高(h_N2),2003年为81.7%,2004年为74.43%,表明抗性基因可以通过基因累加的方式在后代中表现出来,宜早代选择。      

病毒诱导的基因沉默防控烟草马铃薯Y病毒病研究

  背景  病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）是植物抗病毒侵染的一种自然机制。  方法  以马铃薯Y病毒（Potato virus Y,PVY）脉坏死株系（PVYN）的外壳蛋白（coat protein, CP）基因为靶向序列,构建烟草脆裂病毒（Tobacco rattle virus,TRV）介导的基因沉默表达载体pTRV2-CP,转化农杆菌GV3101后,与pTRV1-GV3101混合成TRV: : CP（OD₆₀₀ 0.4~0.6）喷施处理剪叶后的烟苗,测定其侵染效率。人工接种PVY于对照及TRV: : CP处理的烟苗,RT-qPCR检测、表型观察和小区试验评价TRV介导的VIGS体系对PVY侵染的沉默效果。  结果  ① 与TRV: : 00相比,接种PVY 35 d时,TRV: : CP处理的烟株中PVY累积量减少了72.8%;②VIGS表达载体45 d内能有效表达;③温室盆栽和田间小区试验TRV: : CP处理对PVY防治效果分别达到85.12%和73.08%。  结论  研究建立的VIGS体系能够沉默PVY CP基因的表达,有效防治烟草马铃薯Y病毒病,为PVY的防治提供了新的方法。      

烟草抗PVY~N突变株eIF4E基因的克隆及表达差异分析

为了明确抗马铃薯Y病毒病的相关基因、进一步揭示其抗病机制,以烟草高抗马铃薯Y病毒脉坏死株系(Potato virus Y vein necrosis strain,PVYN)突变株SN01和SN02为试验材料,研究了突变株的抗病相关基因翻译起始因子4E(e IF4E)在寄主中的抗病作用。结果表明:从抗病突变株SN01和SN02中克隆到目的全长基因,分别命名为e IF4E01与e IF4E02,其开放阅读框ORF长度均为669 bp,编码222个氨基酸;利用MAGA4.1和CLUSTAL软件进行序列同源性比对分析表明,e IF4E01和e IF4E02与已报道的烟草e IF4E(Gen Bank:AY702653.1)基因序列相似度均达到99%,其开放阅读框序列完全一致。并与甜椒、番茄、拟南芥等物种的e IF4E家族基因也具有高度同源性;Real-time PCR结果表明,在PVYN侵染初期(接种后0~9 d),突变株SN01和SN02中的e IF4E基因表达量明显低于其感病亲本NC89和K326。说明这两个抗病突变株中的e IF4E基因的抑制表达与烟草对PVYN的抗性密切相关。     

转基因烟草品系的农艺性状的评估

由于植物转基因技术的发展,使烟草获得马铃薯Y病毒（PVY）抗性成为可能。然而,一个转入基因的存在可能会使除了目标性状以外的其它性状也发生改变。因此,对获得的转基因株系的农艺性状和生物学性状进行评估就显得很有必要。在这项研究中,我们研究了属于由3种遗传结构修饰的4个栽培品种的烟草转基因株系。     

烟草PVY隐性抗病基因的分子标记及其适用性

马铃薯Y 病毒(Potato virus Y,PVY)是危害烟草的重要病害, 种植抗病品种是经济有效的防治措施。分子标记辅助选择可提高抗病育种效率。来源于X-射线诱变的Virgin A Mutante(VAM) 的隐性抗PVY 基因位点(va)被广泛应用于烟草抗病育种。为了提高va 位点的育种利用效率, 根据烟草隐性抗PVY 基因(感病基因)eIF4E-1 基因序列, 设计特异扩增的引物CF2GR11,开发eIF4E-1 基因的分子标记, 并检测了该标记与抗性的遗传距离和在常见烟草资源中的适用性。CF2GR11 在云烟87、红花大金元和K326 等感PVY 品种可扩增出500 bp 产物, 在NC102、NC55 和K326PVY 等抗病品种无扩增条带。以抗、感PVY 亲本构建的101 个F₂ 单株为定位群体, 遗传连锁分析表明, CF2GR11 标记与烟草PVY 感病基因的遗传距离为0.99 cM。对46 份PVY 抗性明确的栽培烟草资源的检测表明, 供试资源的标记检测结果与抗性的吻合度为100%, 表明CF2GR11 标记适用性高。该目的基因标记可用于抗PVY 育种的辅助选择和抗PVY 资源的鉴定。      

转几丁质酶基因烟草遗传稳定性研究

从转几丁质酶基因烟草株系(NPTII基因是选择标记基因)对卡那霉素的抗性,及外源几丁质酶基因表达蛋白的活性(Western Blot检测)两个方面对转基因株系的遗传稳定性进行了分析研究。在卡那霉素抗性检测试验中,检测了13个T₂转基因株系,其中9个株系被检测种子100%对卡那霉素(100 mg/L)具有抗性;T₃和T₄转基因株系各检测了10个,100%被检测种子在含卡那霉素100 mg/L的MS培养基上长成了烟苗。Western Blot检测了11个T₂株系,检测结果表明,6个株系被检测植株100%含有外源几丁质酶蛋白,2个株系被检测植株80%含有外源几丁质酶蛋白,2个株系被检测植株50%含有外源几丁质酶蛋白,1个株系被检测植株19.05%含有外源几丁质酶蛋白。在温室内将转基因烟草与未转基因烟草密植在一起,种植2代,烟株开花期模仿自然风力对烟株吹风,进行了转基因烟草是否可以通过花粉进行基因漂移的研究。研究结果表明,在自然风媒条件下未发现转基因烟草可进行基因漂移。      

福建烟草病毒种群及其发生频率的研究

1984-1991年的调查研究结果表明,福建烟区的烟草病毒有TMV-C,Tom,YM和RS株系,CMV-C,Yel和TN株系,以及TEV,TLCV,TRV,TRSV,TSV,TVBMV,ToAV,ToBRV,PVX,PVY,其中以CMV-C和TMV-C为优势株系,分别占样品总数的27.8%和27.7%。各种病毒(株系)及其发生的频率因地区和年份而有所不同。在田间各种病毒(株系)的株发病率因烟草品种、烟苗来原和前作类型不同而有差异。      

烟草抗PVY的EMS突变体pvyr1筛选与抗性遗传初步分析

为了从烟草EMS突变体库中筛选抗马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)突变体,采用苗期人工接种初筛M2抗病单株,对M3、M4和M5株系连续接种鉴定PVY抗性。采用e IF4E1基因特异分子标记检测和c DNA全长测序,分析突变体PVY抗性是否与e IF4E1突变有关。配制F1群体初步分析抗性遗传特性。苗期人工接种从1800份M2种子中筛选到1份抗PVY的烤烟突变体。冬季无加温措施塑料大棚内苗期人工接种PVY坏死株系MN分离物,接种后35 d未诱变对照品种发病率为100%,E9119-1Z/M3株系的发病率为56.3%,无症状单株ELISA检测PVY均为阴性,表明E9119-1Z/M3株系对PVY中抗。E9119-1Z的M4株系和M5株系在光照培养室内苗期人工接种对PVY坏死株系MN分离物和ZT-5分离物表现为中抗。E9119-1Z-R14-2/M5株系为抗性稳定的突变体,命名为pvyr1。pvyr1采用e IF4E1基因特异分子标记检测为阳性,c DNA测序表明e IF4E1基因无突变。pvyr1与未诱变对照品种(感PVY)、va位点抗PVY品种NC55的杂交F1代抗性鉴定结果初步表明,pvyr1突变体对PVY的抗性符合孟德尔隐性遗传,且与NC55的va位点不等位。表明pvyr1为一个与e IF4E1基因突变不同的抗PVY新资源。     

青岛烟区马铃薯Y病毒株系鉴定及系统传导特性

为明确引起青岛试验田烟草脉坏死及花叶的PVY的发生规律、分子进化和系统传导特性,通过病毒病害表型,发病率和病情指数明确青岛试验田病毒病害流行规律;利用MEGA7构建系统发育树鉴定PVY青岛分离物的株系;通过q RT-PCR,western blotting和PVY-GFP荧光明确PVY侵染烟株的传导路径;通过不同叶位、不同症状病叶取样,利用q RT-PCR检测PVYCPm RNA相对含量,明确显症和隐症叶片的病毒含量差异,以及TMV、CMV、PVY单独、两者混合、三者混合侵染时的干扰或协生作用。结果显示：烟株成熟期,PVY与TMV和CMV混合发生严重,PVY分离物为N:O株系,未突破va基因抗性。在侵染早期,病毒从接种叶沿叶脉进入茎,开始双向运输时,先向根部移动,进而到达苗端;再扩散至上部叶,较慢移动至下部叶;最后伴随烟株生长持续向两端新生部位运输。侵染中期病株上部叶隐症现象显著,病叶症状与病毒浓度呈正相关。烟田中后期,PVY与TMV和CMV混合侵染,病毒间的干扰和协生作用导致症状复杂多变。研究结果有助于提高品种抗性鉴定试验的准确性和药效试验的靶标性。     

一株突破va基因型烟草抗性的PVY病毒分离物的鉴定

  背景和目的  近来,能突破va基因型抗性的马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)毒株在烟草上不断出现。2016年,我们分离到一株抗性突破的毒株PVY-CJ,本文对该病毒分离物进行了验证和鉴定。  方法  采用病毒重新接种、多重RT-PCR、RT-PCR分段扩增病毒全长基因组、PVY病毒分子进化分析及病毒蛋白VPg蛋白序列比对等方法对PVY-CJ毒株进行了验证和鉴定。  结果  三种重新接种了PVY-CJ的va基因型烟草品种均发病。多重RT-PCR结果将PVY-CJ鉴定为PVYNTN株系。序列分析表明,PVY-CJ全长基因组包含一个全长9180 nt的开放读框,其编码一个3060 AA的多聚蛋白。分子进化分析进一步验证了其归类于PVYNTN株系。相比其他PVYNTN株系毒株,PVY-CJ的VPg蛋白105位氨基酸出现了一个由赖氨酸到谷氨酸的替换,而这一氨基酸替换导致了其对va基因来源抗性的突破。  结论  我们首次报道并鉴定了国内一株能突破va基因型烟草抗性的PVY毒株—PVY-CJ。这为进一步研制PVY抗病烟草品种提供了材料。      

m型硫氧还蛋白对马铃薯Y病毒侵染烟草的影响

为进一步明确病毒与寄主间的相互作用关系,通过同源比对在烟草细胞中克隆到具有m型硫氧还蛋白(m-type thioredoxin)特征的基因,暂命名为Nt Trm。利用原生质体瞬时转化技术、病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)、半定量-PCR以及Northern blot检测技术研究Nt Trm的表达以及Nt Trm表达与PVY积累的关系。结果表明,在PVY接种10 d后红花大金元叶片中Nt Trm表达明显上调;在本氏烟草叶片中Nt Trm下调显著促进了PVY在烟草叶片中的积累;而在烟草原生质体中Nt Trm过量表达则会明显抑制病毒RNA的积累。初步说明烟草细胞内编码m型硫氧还蛋白的基因受PVY侵染而被诱导表达,这类基因的上调表达可能影响PVY在烟草细胞中的侵染。      

超量表达NrCN烟草光合特征及烟叶化学成分分析

为明确TMV抗性基因NrCN对转基因烟草光合特性及烟叶化学成分的影响,在人工培养箱和温室条件下以含有P_(ubi.u4)::NrCN表达元件的T_2代转基因烟草植株为材料,分析了不同转基因烟草株系应答TMV感染时NrCN的表达量、转基因烟草化学成分含量(质量分数),以及烟草光合作用指标的差异。结果表明,转基因株系Q2对TMV抗性最强,表现为TMV感染后NrCN基因的表达量最高,叶片可形成明显的坏死斑,Q1株系次之。烟叶化学成分测定结果表明,Q2植株打顶前后总植物碱和总氮含量均显著(P0.05)低于其他两个转基因(Q1、Q3)和非转基因植株;而打顶前后Q2株系中氯离子积累较多。另外,打顶前非转基因植株的可溶性糖含量(14.82 mg·g~(-1))极显著(P0.01)低于转基因Q1株系(21.88 mg·g~(-1))和Q2株系(16.85 mg·g~(-1))。光合指标测定结果显示,NrCN基因的导入使转基因烟草的光合作用指标发生了不同程度改变,其中Q1株系在低光强(1 000μmol·m~(-2)·s~(-1))时其净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)等指标均显著提高。因此Q1株系可作为培育抗TMV烟草新种质的理想亲本材料。     

用血清学方法检测山东烟草病毒病流行趋势

用血清学方法对烟草病毒进行检测,同时进行生物学测定和电镜观察,研究结果表明:现山东烟区烟草病毒病的流行种类与以前的报道有较大改变。其流行趋势是马铃薯 Y 病毒病(PVY)由次要病害上升为主要病害,黄瓜花叶病(CMV)依然严重,且病毒的复合感染加重。烟草黄斑坏死病(PVY—T)和烟草脉带花叶病(TVBMV)在山东省首次发现。