介体异沙叶蝉传播小麦黄条点病毒的生物学特性研究
发布时间：2020-05-06 17:01
【摘要】：异沙叶蝉(Psammotettix alienus)是危害禾本科作物的一种农业害虫,可通过取食植物汁液传播双生病毒科玉米线条病毒属的小麦矮缩病毒(Wheat dwarf virus,WDV),对农作物生产威胁性较大。近年来本实验室发现异沙叶蝉还可以传播另一种病毒-小麦黄条点病毒(Wheat yellow striate virus,WYSV)。WYSV为负单链RNA病毒,是弹状病毒科细胞核弹状病毒属的一个暂定种。两种病毒在异沙叶蝉体内的互作机制以及其可能对病害流行学的影响尚不明确。为此,本文首先明确异沙叶蝉单独传播WYSV的生物学特性,以及WYSV在介体体内的增殖、分布以及循回途径等情况,在此基础上对WYSV和WDV在异沙叶蝉体内共存时介体昆虫的传毒效率进行研究,为解析多种病毒和介体昆虫的互作机制奠定基础,同时为制定相关的病毒防治策略提供科学依据。本研究发现,在室内条件下(温度23°C,光照16小时)异沙叶蝉传播WYSV的最短获毒时间为5分钟,最短接种时间为10分钟,循回期最短为10天,最长为22天,大多数(79.2%)在16-20天之间。此外,WYSV在异沙叶蝉体内可被高效卵传,带毒雌虫所产的后代中高达45.1%的后代个体携带WYSV病毒。通过RT-qPCR法测定发现获毒后第2、4、8和16天异沙叶蝉体内的病毒N基因mRNA的相对表达量不断增加,表明WYSV在异沙叶蝉体内能够增殖。通过透射电镜观察发现,WYSV在异沙叶蝉的唾液腺和肠道中均有分布,病毒粒体呈现出典型的杆状,大小约为(200-270)nm×(35-40)nm,主要分布于细胞核周围的细胞质中。免疫荧光技术结合共聚焦显微镜观察发现,在异沙叶蝉获毒后的第2天,WYSV进入叶蝉的滤室和前中肠的肌肉层;第4天,病毒扩散至叶蝉的中中肠和后肠的肌肉层;第8天,少量病毒可扩散到少数叶蝉的唾液腺;第14天,在唾液腺、滤室、前中肠、中中肠、后中肠和后肠的肌肉层中均能观察到WYSV的分布,且病毒呈现出典型的绕核分布。在明确了异沙叶蝉传播WYSV生物学特性的基础上,通过生物学接种实验结合建立的WYSV和WDV双重RT-PCR和核酸斑点杂交(Nuclei acid dot-blot hybridization,NASH)等检测体系,本研究对异沙叶蝉在不同获毒情况下传播WYSV和WDV两种病毒的效率进行了研究。结果发现:异沙叶蝉可以较高的效率单一传播WDV或者WYSV,在WYSV与WDV先后次序侵染和复合侵染的三种获毒情况中,异沙叶蝉对WDV和WYSV的获毒效率也基本没有发生变化,但WYSV的存在会干扰异沙叶蝉传播WDV,然而WDV的存在则不影响WYSV的传毒。以上实验结果为探索同一介体昆虫体内多种病毒之间的协同或竞争机制奠定了基础。
【图文】：
组是最复杂的，由位于 P 和 M 基因之间的四个附属基因组成（Tanno 等，2000；Yan 等，20，一些病毒在 G 和 L 基因之间也存在短的开放阅读框，比如 BYSMV 的 P9、NCMVYSV 的 P6（图 1.1）。基因间的“基因连接区域”可以分为以下三个组成部分：元件 I、元件 II 和元件 III，它们于一个多聚 U 通道（位于基因组模板上每个基因的 3’末端），一个短的非转录元件（用个基因），以及保守元件（位于每个后续基因的起始端）。总的来说，基因连接序列在的基因之间和植物弹状病毒基因组之间是高度保守的。例如，元件 I 在 SYNV、MMV、TCMV 中是相同的，在 LNYV、SCV 和 MFSV 中是特别相似的，此外 RYSV 和 SYNV 只有一个核苷酸不同。虽然元件 II 在 MMV、RYSV 和 TaVCV 之间是保守的，但它在植毒的基因组之间差异也是最大的。和其他的植物弹状病毒序列为 UUG 的元件 III 不同V 和 NCMV 元件 III 序列分别是 CUU 和 CUA，但不同于 SYNV 的元件 I（AUUCUUUhoi 等，1994），也几乎与埃博拉病毒的类似区域（AUUCUUUUUU）相同（Ikegami 等，20具有调节特征的一些保守性在丝状病毒科中也存在，不仅如此，该区域的序列相似性也粘病毒属和博尔纳病病毒属中。所以，在调节 mRNA 转录和复制中起重要作用的基因间区域似乎一直是保守的。然而，为了适应不同的宿主的要求，前导序列和尾随序列和质的基因却恰恰是在不断的进化。
7图 1.2 小麦黄条点病毒的鉴定与系统发育分析A：田间症状；B：电镜照片；C：基因组结构；D：转录组测序得到的 reads 在病毒基因组 RNA 上的分布；E：进化树分析Figure 1.2 Identification and phylogenetic analysis of wheat yellow striate virusA: Symptoms of infected plant in the field; B: Electron microscope photograph; C: Genome structure;D: Distribution of reads obtained by transcriptome sequencing on viral genomic RNA; E: Phylogenetic analysi
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S433.3;S432.41
【图文】：
组是最复杂的，由位于 P 和 M 基因之间的四个附属基因组成（Tanno 等，2000；Yan 等，20，一些病毒在 G 和 L 基因之间也存在短的开放阅读框，比如 BYSMV 的 P9、NCMVYSV 的 P6（图 1.1）。基因间的“基因连接区域”可以分为以下三个组成部分：元件 I、元件 II 和元件 III，它们于一个多聚 U 通道（位于基因组模板上每个基因的 3’末端），一个短的非转录元件（用个基因），以及保守元件（位于每个后续基因的起始端）。总的来说，基因连接序列在的基因之间和植物弹状病毒基因组之间是高度保守的。例如，元件 I 在 SYNV、MMV、TCMV 中是相同的，在 LNYV、SCV 和 MFSV 中是特别相似的，此外 RYSV 和 SYNV 只有一个核苷酸不同。虽然元件 II 在 MMV、RYSV 和 TaVCV 之间是保守的，但它在植毒的基因组之间差异也是最大的。和其他的植物弹状病毒序列为 UUG 的元件 III 不同V 和 NCMV 元件 III 序列分别是 CUU 和 CUA，但不同于 SYNV 的元件 I（AUUCUUUhoi 等，1994），也几乎与埃博拉病毒的类似区域（AUUCUUUUUU）相同（Ikegami 等，20具有调节特征的一些保守性在丝状病毒科中也存在，不仅如此，该区域的序列相似性也粘病毒属和博尔纳病病毒属中。所以，在调节 mRNA 转录和复制中起重要作用的基因间区域似乎一直是保守的。然而，为了适应不同的宿主的要求，前导序列和尾随序列和质的基因却恰恰是在不断的进化。
7图 1.2 小麦黄条点病毒的鉴定与系统发育分析A：田间症状；B：电镜照片；C：基因组结构；D：转录组测序得到的 reads 在病毒基因组 RNA 上的分布；E：进化树分析Figure 1.2 Identification and phylogenetic analysis of wheat yellow striate virusA: Symptoms of infected plant in the field; B: Electron microscope photograph; C: Genome structure;D: Distribution of reads obtained by transcriptome sequencing on viral genomic RNA; E: Phylogenetic analysi
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S433.3;S432.41
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本文编号：2651579
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