不同烟粉虱隐种传播中国番木瓜曲叶病毒的能力比较及机制研究

发布时间：2017-12-07 18:09

  本文关键词：不同烟粉虱隐种传播中国番木瓜曲叶病毒的能力比较及机制研究

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【摘要】：20世80年代以来,随着全球气候变暖以及频繁的贸易、运输等人类活动,烟粉虱在世界各地广泛暴发。烟粉虱暴发往往导致双生病毒病的流行,并危害包括木薯、番茄、棉花和烟草等在内的多种重要经济作物,造成了巨大的损失。中国番木瓜曲叶病毒(Papaya leaf curl China virus, PaLCuCNV)属于双生病毒科(Geminiviridae)菜豆金色花叶病毒属(Begomovirus),该属病毒只能通过烟粉虱传播而扩散。很多研究表明,烟粉虱是一个物种复合体,不同烟粉虱隐种传播同一种双生病毒的特性不同。为了明确不同烟粉虱隐种传播PaLCuCNV的能力,我们比较了两个入侵隐种Middle East-Asia Minor 1(MEAM1)、Mediterranean (MED)和两个土著隐种Asia 1、Asia Ⅱ 7获取、存留和传播该病毒的能力；同时我们还以两个入侵烟粉虱MEAM1和MED为对象,深入研究了两种烟粉虱传播PaLCuCNV能力差异的生理和分子机制。主要研究结果如下：(1)比较四个烟粉虱隐种传播中国番木瓜曲叶病毒的能力四个烟粉虱隐种都可以从带毒番茄上获取PaLCuCNV。MED在带毒植物上饲毒30 min时,开始有10%的个体带毒；当在带毒植物上饲毒1h时,另外三个隐种也开始有10%的个体带毒。随着在饲毒时间的延长,四个隐种带毒的比例逐渐上升；当饲毒24 h时,MEAM1、MED和Asia Ⅱ 7带毒率达100%；Asia 1饲毒48 h后带毒率也上升到100%。而且,四个隐种均可持续存留PaLCuCNV,但是随着持毒时间的延长MED、Asia Ⅱ7和Asia 1带毒率逐渐降低；Asia 1带毒率减少速度最快,持毒25 d时已经检测不到病毒的存在；MED和Asia Ⅱ 7持毒40 d时,烟粉虱带毒率为50-60%；而MEAM1持毒能力最强,持毒30d时带毒率依旧为100%,而持毒40 d时带毒率下降到80%。四个烟粉虱隐种单头传毒均可引起番茄发病,且MEAM1的传毒效率要显著高于另外三个烟粉虱隐种的传毒效率。番茄发病的比例也随接种密度的升高而升高。当每株番茄用1头烟粉虱去传毒时,MED和Asia 1的传毒效率均低于10%,Asia Ⅱ 7的传毒效率只有33%,但是MEAM1却高达80%。而且,PaLCuCNV病毒量在四个烟粉虱隐种体内的积累也与烟粉虱传播PaLCuCNV的效率呈正相关。上述结果表明,四个烟粉虱隐种都可以获取、存留和传播PaLCuCNV,但是传播效率不同,MEAM1是PaLCuCNV最有效的传毒介体。且烟粉虱传播PaLCuCNV的能力与其体内的病毒量呈正相关。(2) MEAM1和MED烟粉虱传播PaLCuCNV能力差异的生理和分子机制通过比较一直在PaLCuCNV感病番茄上饲养的MEAM1和MED烟粉虱的传毒效率发现,即使通过更长时间的获毒和传毒,MED的传毒效率只有5%,相反MEAM1的传毒效率高达93%,而且MEAM1烟粉虱体内的病毒量显著高于MED体内的病毒量。烟粉虱持续获毒和持毒的结果表明,MEAM1体内病毒量一直高于MED体内的病毒量。对蜜露进行绝对定量的结果显示,烟粉虱分泌蜜露中病毒含量很高,且MED分泌蜜露中的病毒量在48h时显著高于MEAM1,表明MED体内较低病毒量可能是因为病毒从其消化道进入烟粉虱体内的效率较低,更多的病毒随蜜露被排出体外。而MEAM1烟粉虱体内较高病毒量并非是由于从植物韧皮部取食了更多的病毒量,而是因为更多的病毒由MEAM1的消化道进入体内。通过实时荧光定量PCR和免疫荧光技术研究PaLCuCNV在两种烟粉虱体内的分布发现,MEAM1中肠、血淋巴和头胸中的相对病毒含量要显著高于MED相应组织的相对病毒含量,表明PaLCuCNV穿过MED中肠肠壁的效率很低,显著低于病毒穿过MEAM1中肠肠壁的效率,进而影响了烟粉虱的获毒、持毒与传毒。通过将TYLCV CP部分序列与PaLCuCNV CP的部分序列互换得到mPaLCuCNV和mTYLCV, MED获取InPaLCuCNV的效率很高,变得与MEAM1没有差异,且中肠定量PCR和免疫荧光试验也表明mPaLCuCNV可以高效地由MED的消化道中进入其中肠组织中,这与两个烟粉虱隐种获取TYLCV的情况一致；相反的是,mTYLCV在MED体内的相对含量要显著低于在MEAM1体内的相对含量,且中肠定量PCR和免疫荧光试验也表明nTYLCV穿过MED中肠肠壁的效率很低,显著低于病毒穿过MEAM1中肠肠壁的效率,这与两个烟粉虱隐种获取PaLCuCNV的情况一致。上述结果表明PaLCuCNV穿过MED中肠肠壁的效率限制了病毒在其体内的积累,而且PaLCuCNV能否高效地进XMED烟粉虱体内与PaLCuCNV CP的第82-221位氨基酸有关。综上所述,本文研究了四个烟粉虱隐种获取、存留和传播PaLCuCNV的能力;同时揭示了不同烟粉虱隐种获取PaLCuCNV差异的生理和分子机制。这些结果不仅可以为农业生产提供一定的理论基础,还促进了对烟粉虱-双生病毒互作的认识。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S43

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本文编号：1263274