中国番茄黄化曲叶病毒卫星和烟草曲茎病毒卫星的嵌合体种群遗传变异分析

作     者：曹刘素 

作者单位：西南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：青玲

授予年度：2015年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 

主      题：烟草曲茎病毒 中国番茄黄化曲叶病毒 卫星嵌合体 种群 遗传结构 变异 

摘      要：已有研究表明,中国番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl China virus,TYLCCNV)和烟草曲茎病毒(Tobacco curly shoot virus,TbCSV)及其伴随的β卫星分子(TYLCCNB和TbCSB)具有类似于植物RNA病毒的遗传变异特点,其种群结构表现“准种特性。本实验室前期研究表明,TYLCCNB和TbCSB比其辅助病毒具有更丰富的种群遗传结构,突变频率更高。TYLCCNB突变克隆百分率和突变频率均高于TbCSB,且伴随异源辅助病毒时β卫星具有更高的突变克隆百分率和突变频率。βC1是β卫星分子上唯一一个功能基因,其编码的pC1蛋白非卫星复制所必需,但对辅助病毒诱导寄主症状具有关键作用。TbCSB-10C1和TYLCCNB-35C1是两个p卫星TbCSB和TYLCCNB互换βC1基因所得的嵌合体。本研究以TbCSV Y35分离物(Y35A),以及卫星TbCSB Y35分离物(Y35β)和TYLCCNB Y10分离物(Y10β)的嵌合体Y35β-10C1、Y10β-35C1为实验材料,将辅助病毒Y35A分别伴随两个卫星嵌合体的侵染性克隆接种本氏烟和心叶烟,从接种植株中共获得4个Y35β-10C1和4个Y10β-35C1卫星嵌合体种群,并对这些卫星嵌合体种群的遗传结构及变异特点进行了分析。对卫星嵌合体种群遗传结构的分析表明,Y10β-35C1和Y35β-10C1所有种群均具有丰富的遗传多样性,符合“准种结构特征。其中Y10β-35C1和Y35β-10C1种群的平均突变克隆百分率分别为100%和37.68%;平均突变频率分别为6.31×10-3和3.55×10一,二者相差了一个数量级,且无论是在本氏烟还是心叶烟中Y35β-10C1种群的变异水平均低于Y10β-35C1种群;表明Y10β-35C1种群的遗传结构更丰富,突变频率比Y35β-10C1种群更高。本研究比较了卫星嵌合体Y10β-35C1和Y35β-10C1种群在不同植株中的变异水平,结果表明Y35β-10C1和Y10β-35C1的致病性都很强,接种本氏烟和心叶烟9-12d即可观察到严重的双生病毒典型症状,但在两种寄主中其种群的变异水平不同。Y35β-10C1在本氏烟和心叶烟中平均突变克隆百分率分别为12.5%和20.09%,平均突变频率分别为2.07×104和5.03×10-4,表明Y35β-10C1在心叶烟中的变异水平高于本氏烟;Y10β-35C1在本氏烟和心叶烟中平均突变克隆百分率均为100%,平均突变频率分别为6.12×104和7.71×10一,表明Y10β-35C1在心叶烟中的变异水平略高于本氏烟。从不同的接种时间来看,Y35β-10C1-60d和Y35β-10C1-120d种群的平均突变克隆百分率分别为23.96%和8.48%,平均突变频率分别为2.38×104和4.73×10-,可见120d的Y35p-10C1种群较60d种群变异水平高。而Y10β-35C1-60d和Y10β-35C1-120d种群的平均突变克隆百分率均为100%,平均突变频率分别为6.51×10-3和7.32×10-3,表明120d的Y10β3-35C1种群较60d种群变异水平高。对卫星嵌合体种群内突变分布的分析表明,Y35β-10C1种群和Y10β3-35C1种群的突变分布规律类似,Y35β-10Cl和Y10β3-35C1种群的碱基突变主要发生在A-rich区,在该区域内的突变频率分别为3.46×10-4和4.79×10-3;其中Y10β-35C1种群在A-rich区的突变位点又主要集中在950-964核苷酸位点这一区段,Y35β3-10C1在A-rich区则无明显的突变区段。卫星嵌合体在SCR区和βC1区少有发生,Y35β3-10C1和Y10β-35C1种群在SCR区的突变频率分别为1.73×10-5和1.62×10-,在βC1区的突变频率分别为8.66×10-6和2.43×10-5,显著低于A-rich区的突变频率。对卫星嵌合体种群内突变类型的分析表明,Y35β3-10C1种群的碱基突变类型包括碱基替换和碱基插入,其中在本氏烟中没有明显的突变类型倾向,突变较为随机,但在心叶烟中有明显的G→T和G→A的突变倾向。Y10β-35C1种群的碱基突变类型为碱基替换、碱基插入和碱基缺失,其中在碱基替换突变类型中,本氏烟中有明显的G→A、T→G、T→C、C→T、C→A的突变趋势,在心叶烟中T→G、 T→C、C→T则为优势突变类型,但无论在本氏烟还是心叶烟中碱基A的插入和缺失均占了很大比例,在本氏烟中碱基A的插入占了整个突变的26.17%,碱基A的缺失占了整个突变的18.91%,在心叶烟中碱基A的插入占了整个突变的41.45%,碱基A的缺失占了