马铃薯Y病毒多基因系统发育分析及其在株系鉴定中的应用

发布时间：2020-06-26 06:28

【摘要】：为实现马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)常见株系的快速鉴定,本文以PVY的P1、HC-pro、VPg和CP 4个基因为研究对象建立了快速准确的多基因联合体系。根据基因的不同组合建立5个不同数据集,分别进行系统发育分析,并通过贝叶斯标签关联显著性(Bayesian tip-association significance,Ba TS)分析各数据集中代表分离物与株系的关联性,以确定实现PVY快速鉴定的最佳组合。不同数据集的系统发育及Ba TS分析结果显示,除了联合P1、VPg和CP 3个基因数据集外,其他4个数据集均无法实现PVY常见株系的准确鉴定。采用不同建树方法对联合P1、VPg和CP 3个基因数据集比较分析显示,基于ML法和NJ法的系统发育树在拓扑结构上基本一致,均优于基于贝叶斯算法的最大分支置信(maximum clade credibility,MCC)树。同时,以HLJ26分离物为研究对象,对建立的多基因联合体系进行实际应用,结果显示该分离物与PVY~(NTN-NW)株系的3个分离物SYR-Ⅱ-2-8、SYR-Ⅱ-Be1和SYR-Ⅱ-Dr H以高置信值聚为一亚簇,表明该分离物可能属于PVY~(NTN-NW)株系(SYR-Ⅱ型)。重组分析显示,HLJ26基因组存在4个潜在的重组信号,分别位于P1、HC-pro/P3、VPg和CP的5￠-末端,与PVY~(NTN-NW)株系(SYR-Ⅱ型)的重组位点相一致,表明其属于PVYNTN-NW株系(SYR-Ⅱ型)。同时,应用多重RT-PCR成功扩增出约为1000 bp和400 bp的2个特异性片段,与PVY~(NTN-NW)株系(SYR-Ⅱ型)的特异条带大小相一致。这些结果进一步支持了多基因联合体系的鉴定结果。联合P1、VPg和CP 3个基因数据集系统发育分析,可以实现PVY常见株系的准确鉴定。
【图文】：

CP基因,数据集

第10期邹文超等:马铃薯Y病毒多基因系统发育分析及其在株系鉴定中的应用923图1联合P1、HC-pro、VPg和CP基因不同数据集重建的MCC树Fig.1MCCphylogenetictreesbasedondatasetsoftheconcatenatedsequencesofP1,HC-pro,VPgandCPgenesA：P1、HC-pro和VPg基因数据集；B：P1、HC-pro和CP基因数据集；C：HC-pro、VPg和CP基因数据集；D：P1、HC-pro、VPg和CP基因数据集。圆点显示为后验概率≥70%的分支节点，红线虚线显示株系归属不准确的分离物，辣椒斑驳病毒(Peppermottlevirus,PepMoV)作为外群(Outgroup)。

序列,系统发育树,CP基因,株系

926Hereditas(Beijing)2017第39卷图3基于ML法和NJ法重建的系统发育树Fig.3PhylogenetictreesofPVYreconstructedbasedontheMLandNJmethods分支上的数值分别为NJ法(上)和ML法(下)的自举值(仅显示>50%)，黑色圆点显示的为HLJ26分离物，PepMoV作为外群(Outgroup)。用高度保守的CP基因进行系统发育分析，已无法正确地反映出PVY不同株系的进化关系，尤其CP基因型相同的株系。即使联合了P1和CP基因分析，对于近年来新报道的PVYNTN-NW株系，同样也会造成误判[24~26]。本文研究结果说明，至少需要联合3个基因，而且必须P1、VPg和CP基因的组合，才可以将PVY常见株系的系统发育关系解决得比较好(图2)。目前分子系统发育研究中的建树方法，常见有最大简约法(maximumparsimony,MP)法、NJ法、ML法和BI法等，各有优缺点。5个数据集基于贝叶斯法重建的MCC树中，SYR-NB-16均未与PVYNTN-NW株系(SYR-I型)的其他分离物相聚成簇。究其原因，PVY的进化除了受寄主驱动外[27]，还在一定程度上受地区所驱动[28]。参考分离物是影响PVY系统发育分析结果的关键因素之一。因此，在PVY系统发育分析时，应尽可能选取地区来源相同的分离物作为参考序列。在系统发育重建的4种算法中，NJ法是基于距离的算法[29]，序列一致性高的序列优先相聚成簇。相比较于其他算法，NJ法建树速度更快，实际操作更为简单。然而，在进化模型确定的情况下，ML法是与进化事实吻合最好的建树

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