衣壳蛋白及3′-非翻译区对西瓜花叶病毒致病力的影响及分子机制

Plant RNA viruses were most important pathogen affecting crop yield. Roles of virus endocing proteins including untranslated regions (UTR) play essential roles during virus infection. However, little is known how coat protein (CP) or UTR affecting virus pathogenesis in potyvirus. Watermelon mosaic virus (WMV) is one of most important virus disease in Cucurbitaceaecrops. Cross protection has shown as an important way to control virus disease. Obtaining attenuated mutants and understanding their mechanisms is very necessary. We have obtained the complete genome sequence of mild stain of WMV-13 and the infectious cDNA clone of high virulence strain of WMV-9. Results showed that CP was a determinant affecting viral pathogenicity. Meanwhile, a stem-loop structure was found at 5′-terminus of WMV 3′-UTR, which conserved in part of potyvirus. The project will try to reveal the amino acids within CP and the role of secondary structure in 3′-UTR determining WMV pathogenicity , and understand the mechanisms regulating their functions. The attenuated strains will be obtained, and cross protection on wild strain of WMV and reverse mutation frequency in progenies will be analyzed. The outcome will help us understanding the mechanism of virus infection and find potential way to control WMV through cross protection.

植物RNA病毒是影响作物产量的重要病原物。病毒编码蛋白及非翻译区（UTR）在病毒侵染过程中发挥至关重要的作用。然而，对于马铃薯Y病毒属病毒，衣壳蛋白（CP）和UTR对病毒致病力的了解却非常有限。西瓜花叶病毒（WMV）是我国瓜类作物上的重要病毒。交叉保护是防治病毒病的有效手段，其中获得弱毒突变体并了解其作用机制是非常必要的。我们已获得弱毒株系WMV-13全序列及强毒株系WMV-9侵染性克隆，并证明CP是影响WMV致病力的决定因素。同时，二级结构预测发现WMV 3′-UTR的5′-端具有一个茎环结构，它在部分马铃薯Y病毒属中是保守的。本研究拟首先明确影响WMV致病力的CP氨基酸位点及3′-UTR二级结构，了解其分子机制，获得相应的弱毒突变体，分析其对野生型WMV的交叉保护作用及后代群体发生回复突变的频率。本研究可帮助我们了解病毒的侵染机制，可为利用交叉保护防治WMV提供指导。

近年来，植物病害日益猖獗，大田种植瓜类作物减产严重。植物RNA病毒是影响作物产量和品质的重要病原物。3′-非翻译区在病毒侵染过程中发挥至关重要的作用。然而，目前关于非翻译区对病毒致病力的了解非常有限。另一方面，快速鉴定病原物是田间有效控制病害的前提。至今关于植物病原物快速检测方面的报道很少。本项目主要开展了以下几个方面的研究：.①研究烟草脉带花叶病毒3′-UTR对烟草系统侵染的影响，明确烟草脉带花叶病毒3′-UTR第8-42、43-141、163-174序列的缺失导致烟草脉带花叶病毒不能系统侵染本氏烟。3′-UTR第8-42序列形成的茎环结构在烟草中的系统侵染具有关键作用。.② 以病毒基因组为工具，构建新型生物传感器，包括构建基于病毒cDNA延伸的高灵敏荧光检测甲基转移酶活性研究，其检测限达到0.0087 U/mL。基于PCR产物和T4 DNA聚合酶的稻瘟病抗性相关水稻品种单核苷酸多态性电化学检测，其检测限为0.1 fm。该生物传感器能检测到突变型与野生型bsr-d1启动子比例为1：10000，具有优异的选择性。.③ 研制一系列检测植物病害的生物传感器，包括基于脱氧核苷酸末端转移酶和脱氧核酶扩增的黄瓜绿斑驳病毒的可视化检测、基于T4 DNA聚合酶的剪切聚合扩增高灵敏电化学检测西瓜花叶病毒、基于重组酶聚合酶扩增和酶辅助信号扩增的小西葫芦黄花叶病毒荧光检测、基于不对称重组酶聚合酶扩增或T5外切酶的双轮信号扩增目视检测Fusarium proliferatum。.本研究深化了对TVBMV致病分子机制的了解，可为利用交叉保护防治病害提供指导。本项目构建的生物传感方法可用于多种植物病害的高灵敏检测，为植物病害预测预警提供新方法新技术，也为组装新型病害检测仪器提供重要的参考和依据。