利用运动缺陷型大豆花叶病毒研究病毒新基因pipo的功能单位、产生机制及致病相关性

The family Potyviridae is the largest plant virus family，and soybean mosaic virus (SMV) is one important member of Potyviridae. A new ORF embedded in the P3 cistron of Potyvirus (family Potyviridae), termed pipo (Pretty Interesting Potyviridae ORF), was discovered recently. The limited research results show that pipo was involved in the virus long distance movement. At present the mechanism of pipo expressing remains unknown,and the function of pipo product remains unknown too in the virus infected plant. In this study, by using a movement defective SMV, we try to explore the mechanism that pipo was expressed, study the function of pipo on symptom expression, virus accumulation and resistance-breaking. The research of these problems has important meaning on understanding the pathogenic mechanism of viruses of the family Potyviridae.

马铃薯Y病毒科是植物病毒中最大的家族，大豆花叶病毒（Soybean Mosaic Virus, SMV）是其中重要的成员。最近在该病毒科病毒基因组中发现了一个新的ORF，命名为pipo (Pretty Interesting Potyviridae ORF)。有限的研究结果表明pipo与病毒的长距离运动有关。目前对pipo表达产物的产生机制和功能单位尚不清楚，对pipo在病毒致病过程中的功能也不了解。本项目将采用运动缺陷型SMV，研究pipo表达产物产生的机制；解析pipo在症状表达、病毒积累量以及病毒突破大豆抗性品种方面的功能。该研究对我们进一步理解马铃薯Y病毒科病毒的致病机理具有重要意义。

1、主要研究内容和结果：.(1)通过构建运动缺陷型的SMV分子(在SMV P3N-PIPO基因序列中增加终止密码子，使P3N-PIPO表达提前终止，但不改变P3氨基酸序列), 在SMV基因组中其他位置(P1和Hc-Pro之间)添加P3N-PIPO，可以恢复运动缺陷型SMV的长距离运动能力，但后裔病毒的基因组序列存在片段重组的现象；.（2）系统研究了马铃薯Y病毒（PVY）P3N-PIPO与马铃薯蛋白的互作情况，通过酵母双杂交系统和双分子荧光实验证实PVY P3N-PIPO能与马铃薯的5个蛋白发生相互作用；.（3）构建了携带绿色荧光蛋白GFP的PVY的感染性cDNA克隆，并在本氏烟中证实具有感染性，可为进一步研究其他病毒来源的P3N-PIPO的功能提供方便的工具；.（4）证实了PVY P3N-PIPO与马铃薯的BI蛋白互作，但不与本氏烟、辣椒、番茄的BI蛋白互作，并证实PVY P3N-PIPO与马铃薯BI蛋白互作的主要位点位于7次跨膜的BI蛋白的N端及其空间相邻的氨基酸位点；.（5）其他研究结果还包括实验证实了高粱花叶病毒感染的甘蔗中存在病毒编码的P3N-PIPO。.2、项目科学意义：.（1）在大豆花叶病毒/大豆互作体系中，终止SMV P3N-PIPO的表达，可以通过在病毒基因组其他位置表达P3N-PIPO而拯救运动缺陷型SMV的长距离运动的能力，通过体内互补实验证实P3N-PIPO参与SMV长距离运动，同时表明在病毒基因组中终止一个基因的表达，可以通过在病毒基因组其他位置补偿表达进行病毒拯救，但显然这种重排的病毒基因组不是一种稳定的结构，其后代病毒有重组现象。.（2）本项目研究证实PVY P3N-PIPO与马铃薯BI基因互作，但不与本氏烟、辣椒、番茄的BI基因互作，表明 PVY P3N-PIPO在不同的寄主中可能具有不同的功能。.（3）PVY P3N-PIPO与马铃薯BI基因互作， BI蛋白是一种主要分布在内质网上的膜蛋白，和钙离子调节相关，因此PVY P3N-PIPO在PVY感染马铃薯时可能具有抑制细胞凋亡的功能，即作为一个病毒编码的细胞凋亡抑制因子，抑制病毒感染的细胞的凋亡，从而有利于病毒进一步在细胞中的增值。