水稻条纹病毒编码的p3蛋白在寄主体内的功能研究

Rice stripe virus (RSV), spread by small brown planthoppers (Laodelphax striatellus), causes rice stripe disease. Rice stripe disease is widely distributed in rice-producing area of China and causes huge economic losses. Helper component-protease (HC-Pro), a viral suppressor of RNA silencing, enhanced resistance to Tomato black ring nepovirus (TBRV) and to the oomycete Peronospora tobacina (Pruss et al., 2004).The p3 protein of RSV is a viral suppressor of RNA silencing (VSR). In the previous study, we showed that transgenic plants expressing p3 enhanced resistance to the rice blast and stripe disease. Thus, the p3 has dual functions, acting both as a VSR and an inducer of host defense response. To discover how p3 induces host defense response will be significant. In this work, we will focus on function of p3 in host plants. P3 gene from different RSV isolates will be cloned. The different characterization of p3 genes will be studied, such as genetic variation, function as VSRs and pathogenicity determinant in the PVX system. Furthermore, transcriptome sequencing and real-time qPCR will be used to discuss the effects of p3 to gene expression in host. The results will be helpful to understand the mechanism of p3 protein as a VSR and an inducer of host defense. And it will also benefit to learn the pathogenicity of virus and the defense of host plants. The results will provide new theoretical basis for plant disease resistance breeding.

水稻条纹病毒(Rice stripe virus, RSV)经介体灰飞虱传播，引起水稻条纹叶枯病，在我国稻区普遍发生，造成严重经济损失。Pruss等发现RNA沉默抑制子HC-Pro增强寄主对番茄黑环病和烟草霜霉病的抗性。p3蛋白是RSV编码的RNA沉默抑制子。前期工作发现，转p3基因植株对稻瘟病和条纹病均具有一定抗性，推测p3蛋白还作为寄主防卫反应的诱导因子。p3蛋白如何诱导寄主防卫反应值得进一步探讨。本项目将以p3蛋白为研究对象，重点研究其在寄主体内的作用细节。通过克隆我国不同地区RSV分离物p3基因，分析其分子变异、RNA沉默抑制子功能和对病毒症状诱导作用的差异；利用转录组测序及RT-qPCR检测分析p3基因对寄主内源基因表达的影响。实验结果可深入揭示RNA沉默抑制子在寄主体内的作用机制，有助于进一步了解植物病毒的致病机理和寄主的抗病机制，为植物抗病育种提供新的理论依据。

水稻条纹病毒（Rice stripe virus, RSV）经介体灰飞虱传播，引起水稻条纹叶枯病，在我国稻区普遍发生，造成严重经济损失。p3蛋白是RSV编码的RNA沉默抑制子。前期工作发现，转p3基因植株对稻瘟病和条纹病均具有一定抗性，推测p3蛋白还作为寄主防卫反应的诱导因子。通过克隆我国不同地区RSV分离物p3基因，分析其分子变异、RNA沉默抑制子功能和对病毒症状诱导作用的差异；利用转录组测序及RT-qPCR检测分析p3基因对寄主内源基因表达的影响。从四川省会东县水稻种植区共采集13份水稻植株，经Dot-ELISE检测有3份样品呈阳性；通过RT-PCR技术从阳性样品中扩增获得RSV四川省会东县分离物Huid04 p3基因全长，长度为636 nt；系统进化分析显示该分离物与2个云南分离物的核苷酸相似性最高，分别为96.86%和97.01%。抗病分析显示，转p3水稻对水稻白叶枯病（bacterial blight, Xanthomonas oryzae）的抗性增强，且p3能够诱导水稻内源蛋白酶抑制子（PI）表达。在转p3基因本氏烟上，接种RSV后发现病毒症状较轻，且病毒的发病率和积累量显著降低。在青枯病菌侵染早期，p3表达在一定程度上利于病菌的侵染，表现出对青枯病较为敏感；而在接种14 d，野生型植株的发病率为100.00%，病情指数为78.67，而p3-6、p3-9株系的发病率分别为95.00％、98.33％，病情指数分别为70.00、73.00；14 d之后发病率和病情指数逐渐升高，而p3表达株系的病情指数均低于野生型植株。在黑胫病菌的侵染初期，p3-6株系的发病率高于野生型植株；但在整个黑胫病发生过程中，转p3株系的病情指数均低于野生型植株，在接种12 d，野生型本氏烟的发病率为96.67％，病情指数为77.50，而p3-6、p3-9株系的发病率分别为90.00％、86.67％，病情指数分别为64.17、62.08。转录组分析，结果发现p3基因表达影响了本氏烟内源基因表达；对10个差异基因进行沉默和过表达分析，结果发现这些基因影响本氏烟的正常生长。实验结果可深入揭示RNA沉默抑制子在寄主体内的作用机制，有助于进一步了解植物病毒的致病机理和寄主的抗病机制，为植物抗病育种提供新的理论依据。