感染SPVD甘薯幼苗叶片在不同温度下的脂质代谢规律研究

发布时间：2020-10-13 22:23

　　 甘薯是重要的粮食、保健、工业原料和能源作物,在全世界广泛种植。近年来,甘薯病毒病(Sweet potato virus disease,SPVD)在全国乃至全球范围内爆发流行,严重制约了甘薯产业的发展。SPVD由两种RNA病毒共同侵染所引起,即甘薯褪绿矮化病毒(Sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)和甘薯羽状斑驳病毒(Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)。许多正义链RNA病毒侵入宿主之后会劫持宿主脂质代谢途径,以此获得自身复制所需的某种脂质代谢物。SPFMV和SPCSV均为正义单链RNA病毒,但如何影响宿主脂质代谢并不清楚。深入研究SPVD染病甘薯叶片脂质代谢变化规律有利于揭示病毒与宿主互作方式、发现抗病毒靶点并开发相应抗病毒药剂用于农业生产实际。因此,本实验利用非靶标脂质组学技术并结合荧光定量PCR技术研究了不同温度条件下SPVD染病徐薯22幼苗叶片脂质代谢的变化规律。具体结果如下:常温实验:(1)与脱毒苗相比,SPVD染病徐薯22幼苗叶片的脂质组发生明显改变。其中,部分磷脂相对含量显著增加,包括磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酸(PA)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰胆碱(PC)。(2)SPVD徐薯22叶片的部分脂质分子种发生显著变化,如PA(14:1/20:0)、PC(18:2/16:1)、PI(22:6/17:0)和PI3P(16:0/18:1)等显著上调。(3)荧光定量PCR结果显示SPVD徐薯22叶片脂质代谢基因表达与脱毒苗相比发生明显改变。PA、PE、PC等磷脂合成以及MGDG合成相关基因表达水平显著上调。(4)药理学实验发现抑制PA产生能够显著降低SPFMV-CP和SPCSV-RNase3积累;而抑制细胞自噬途径则能够显著降低SPCSV-CP和SPCSV-RNase3积累。高温实验:(5)夏季高温条件下(午间最高平均温度达38℃,夜间平均温度30℃)徐薯22脱毒苗叶片三酰甘油(TG)相对含量极显著增加。随着叶片中SPFMV滴度增加,TG含量明显下降而大部分磷脂相对含量却明显增加。大部分TG分子种和磷脂分子种均呈现这种变化趋势,且TG分子种和磷脂分子种呈现显著的负相关关系。(6)高温条件下SPVD徐薯22叶片TG合成与分解基因PDAT1和SDP1表达水平均显著升高,同时磷脂合成相关基因表达水平也显著升高。(7)高温条件下利用TG降解抑制剂DMP处理染病徐薯22叶片能够促进叶肉细胞脂滴的积累,同时抑制叶片中SPFMV的积累,但对SPCSV无显著影响。以上实验结果证明常温条件下SPVD染病甘薯叶片磷脂合成显著增加,可能与病毒复制相关。药理学实验揭示SPFMV和SPCSV复制依赖于PA合成,SPCSV复制可能与PI3P介导的细胞自噬途径相关。高温条件下SPFMV能够劫持TG代谢途径,促进TG降解形成游离脂肪酸并转向磷脂合成,以利于病毒复制。夏季高温条件下抑制TG降解能够抑制SPFMV复制。本论文的研究结果揭示了不同温度下SPVD染病甘薯叶片脂质代谢的变化规律,这为理解SPFMV和SPCSV与宿主的互作方式以及今后进一步研究其分子互作机制奠定了基础。本研究同时发现数个抑制SPFMV或SPCSV复制的药剂(正丁醇、3-MA、E-64d、DMP),这也为这些抗病毒药剂应用于农业生产实际奠定了理论基础。
【学位单位】：江苏师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S435.31
【文章目录】：
摘要
abstract
1 文献综述
    1.1 RNA病毒复制与宿主脂质代谢相关性研究进展
        1.1.1 正义链RNA病毒概述
        1.1.2 正义链RNA病毒对宿主生物膜结构的影响
        1.1.3 正义链RNA病毒侵染对宿主脂质代谢的影响
        1.1.4 宿主脂质代谢干预抑制病毒复制
    1.2 温度改变植物RNA病毒与宿主的相互作用
        1.2.1 温度对植物-病毒相互作用的影响
        1.2.2 温度对宿主RNA沉默活性、防御酶活性和病毒迁移速率的影响
    1.3 高温对植物脂质代谢的影响
        1.3.1 高温对植物脂质代谢的影响
        1.3.2 高温对脂质代谢基因表达的影响
    1.4 甘薯病毒病(SPVD)研究进展
        1.4.1 SPVD概述及研究进展
        1.4.2 SPVD的防治
    1.5 本研究的目的和意义
2 常温下SPVD对徐薯22叶片脂质组和脂质代谢基因的影响
    2.1 实验材料
    2.2 实验材料筛选、培养与处理
        2.2.1 仅感染SPFMV和SPCSV甘薯幼苗的筛选
        2.2.2 脱毒苗的制备
        2.2.3 常温下实验幼苗培养和采样方法
        2.2.4 药理学实验处理和采样方法
    2.3 实验方法
        2.3.1 主要仪器
        2.3.2 主要试剂
        2.3.3 脂质组的测定
        2.3.4 脂质代谢相关基因表达水平分析
        2.3.5 SPFMV-CP、SPCSV-CP和SPCSV-RNase3相对表达测定
    2.4 结果与分析
        2.4.1 甘薯幼苗病毒感染的筛选和统计结果
        2.4.2 常温下SPVD薯苗叶片脂质组变化规律
        2.4.3 常温下脱毒薯苗和SPVD薯苗叶片脂质代谢相关基因表达水平的差异
        2.4.4 常温下PLD抑制剂和细胞自噬途径抑制剂对SPVD薯苗叶片病毒滴度的影响
    2.5 小结
3 高温下SPVD薯苗叶片脂质代谢变化规律
    3.1 实验材料
    3.2 实验材料筛选、培养与处理
        3.2.1 仅感染SPFMV和SPCSV病毒甘薯幼苗的筛选
        3.2.2 夏季高温条件下幼苗的培养和采样方法
        3.2.3 药理学实验处理和采样方法
    3.3 实验方法
        3.3.1 主要仪器
        3.3.2 主要试剂
        3.3.3 SPFMV-CP、SPCSV-Hsp70相对定量
        3.3.4 脂质组的测定
        3.3.5 脂质代谢基因相对表达水平检测
        3.3.6 TG脂滴(LDs)荧光成像
        3.3.7 SPFMV亚基因组基因和SPCSV-CP相对表达测定
    3.4 结果与分析
        3.4.1 高温条件下SPVD薯苗叶片脂质组变化规律
        3.4.2 高温条件下SPVD薯苗叶片脂质代谢基因表达水平变化
        3.4.3 高温条件下TG水解抑制剂对SPVD薯苗叶片中SPFMV和SPCSV相对丰度的影响
    3.5 小结
4 讨论
5 结论与展望
参考文献
致谢
作者简历
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本文编号：2839770