HC-Pro中IGD(E)R(K)基序参与调控马铃薯Y病毒属病毒致病力和抑制RNA沉默活性

摘要

马铃薯Y病毒属（Potyvirus）包括200多种病毒，其中马铃薯Y病毒（Potato virus Y，PVY）和烟草脉带花叶病毒（Tobacco vein banding mosaic virus，TVBMV）等许多病毒给世界农业生产造成巨大的损失。明确该属病毒的致病机理可为有效控制该属病毒的危害提供理论指导。本文在明确了一个TVBMV自发弱毒突变体致病力减弱原因的基础上，在马铃薯Y病毒属病毒辅助成分蛋白酶（Helper component-proteinase，HC-Pro）中发现了IGD(E)R(K)基序，通过突变分析明确了该基序在调控病毒致病力、抑制RNA沉默、参与病毒协生等过程中的作用。主要结果如下：
　　1、HC-Pro R126突变为 L是导致 TVBMV自发弱毒突变体致病力减弱的原因。在TVBMV分离物HN39接种传代过程中，出现了一个自发弱毒突变体HN39-12。通过比较基因组和编码氨基酸序列，发现HN39-12 HC-Pro R126和第三蛋白（Third protein，P3） V205均突变为 L。通过定点突变将上述位点引入 TVBMV HN39侵染性克隆pCamTVBMV-GFP，发现HC-Pro R126替换为L是导致突变体致病力下降的原因，同时导致突变体基因组RNA及衣壳蛋白（Coat protein，CP）积累量显著降低。R126突变为L后，HC-Pro丧失抑制RNA沉默活性。
　　2、HC-Pro中存在的IGD(E)R(K)基序参与调控马铃薯Y病毒属病毒致病力和抑制RNA沉默过程。比对马铃薯Y病毒属病毒HC-Pro氨基酸序列，发现该属病毒在R126附近存在IGD(E)R(K)基序。将PVYN605分离物HC-Pro的K124突变为L后，突变体不能引起普通烟叶脉的坏死，且突变体RNA及HC-Pro的积累量显著降低；HC-Pro突变体丧失抑制RNA沉默功能。TVBMV HC-Pro IGDR基序的I、G位点分别突变为S和R后均导致病毒RNA及CP积累量降低，HC-Pro丧失抑制RNA沉默活性。D位点突变为A后，病毒在寄主植物上引起轻微的花叶症状，病毒 RNA及 CP积累量和HC-Pro的RNA沉默抑制活性与野生型病毒相比下降。R位点突变为带正电氨基酸H和K后对病毒致病力和抑制RNA沉默活性没有影响，而突变为带负电氨基酸E和非极性氨基酸A和L则会导致病毒丧失致病力和抑制RNA沉默活性，推测氨基酸极性对该位点功能有重要影响。以上结果表明，HC-Pro IGD(E)R(K)基序在调控马铃薯Y病毒属病毒的致病力和抑制RNA沉默活性方面有重要作用。
　　3、TVBMV HC-Pro R126突变为L影响病毒与PVX协生。TVBMV与马铃薯X病毒（Potato virus X，PVX）复合侵染会引起本氏烟的坏死，显著提高PVX的积累量，TVBMV病毒积累量略微增加。而TVBMV R126L与PVX共同接种本氏烟时无协生作用。

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1 引言

1.1 马铃薯Y病毒属病毒的危害

1.2 马铃薯Y病毒属病毒基因组结构

1.3 HC-Pro的功能

1.4 利用交叉保护作用防治植物病毒病

1.5 本研究的目的及意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

3 实验结果

3.1 确定TVBMV自发突变体中起作用的突变位点

3.2 TVBMV R126L突变体影响病毒RNA沉默抑制活性

3.3 马铃薯Y病毒属病毒HC-Pro保守基序

3.4 PVY K124L突变体影响病毒致病力

3.5 PVY K124L突变体影响病毒RNA沉默抑制活性

3.6 TVBMV HC-Pro IGDR基序影响病毒致病力

3.7 TVBMV HC-Pro IGDR基序影响病毒RNA沉默抑制活性

3.8 TVBMV R126L突变体影响病毒与PVX协生

3.9 TVBMV R126L和PVY K124L的交叉保护效果

4 讨论

5 结论

参考文献

致谢

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