马铃薯Y病毒HCpro模拟寄主蛋白的作用机制

Potato virus Y (PVY) is the most common and economically harmful virus infecting the fourth important crop-potato. Planting virus-resistant potato cultivars is the most effective way to control PVY. However, some PVY isolates have overcome the corresponding resistance gene by mutations and/or recombination. It showed that the multifunction protein helper component-proteinase (HCpro) encoded by PVY is required for eliciting or overcoming Ny-mediated resistance. The recognition mechanism is still unclear. Here, we try to understand the link between RNA silencing suppression ability of HCpro mutants and their responses on Ny-carrying potatoes, to characterize the role of the basic amino acid sequences in HCpro cellular localization and in mimicking host conserved motif, to screen the gene expression changes in potato leaves inoculated with different mutants, to screen and identify host proteins interacted with different HCpro. In together, with these results it can help us to understand the recognition mechanism between HCpro and Ny resistance gene, moreover, the role of HCpro in mimicking host protein will be clear.

马铃薯是我国重要的粮食作物。病毒病是导致种薯品质退化和单位面积产量下降的重要因素，其中以马铃薯Y病毒最为严重。种植抗病毒马铃薯品种是防治病毒病最根本方法。马铃薯Y病毒编码的辅助成分－蛋白酶（Helper component-proteinase, HCpro)是一种多功能蛋白，是激发或克服马铃薯Ny基因介导抗性的关键因素。本项目拟研究HCpro的RNA沉默功能和HCpro在序列和结构上模拟寄主与Ny介导抗性的关系，分析接种不同HCpro突变体在含Ny基因马铃薯上基因表达差异来探讨HCpro克服或引起Ny介导抗性中的信号途径，筛选并鉴定不同HCpro在含Ny基因马铃薯上互作蛋白差异并探讨其作用。综合分析HCpro模拟寄主在Ny介导的抗性过程中的作用机制。本研究结果将有助于进一步理解病毒－寄主的互作机制，在实践上可为培育抗病毒品种提供理论依据。

马铃薯Y病毒（PVY）是危害马铃薯、烟草等重要经济作物的主要病原。PVY编码的HCpro是一个多功能蛋白，是克服马铃薯Ny和Nc基因介导抗性的关键蛋白。已有研究证实HCpro三维结构在克服马铃薯抗性过程中十分重要。本研究分析了PVY HCpro保守基序在病毒致病过程中的作用及机制。.发现了强致病力的PVYNTN-NW SYR-II型分离物。利用血清学、生物学和分子生物学等方法明确侵染山东马铃薯的PVY优势种群属于PVYNTN-NW SYR-II。该分离物侵染本氏烟后导致植株严重矮化，且克服了辣椒中隐性基因pvr对PVY的抗性。.鉴定到新的PVY致病性的决定簇。在PVY HCpro氨基酸序列中发现两个短线状基序ERMRS和WxxxE。突变ERMRS基序中碱性氨基酸R261RK263导致PVY丧失侵染能力。突变WxxxE基序中任一位点，PVY在普通烟上都不能引起叶脉坏死。ERMRS和WxxxE的突变对HCpro亚细胞定位无影响，在细胞内形成囊泡的数量和大小有明显差异。囊泡的数量和大小与HCpro及其突变体抑制RNA沉默能力之间存在相关性。.明确了PVY克服Ny介导抗性的原因。PVYN605在携带Ny抗性基因的马铃薯上引起系统花叶等症状，其HCpro中ERMRS基序的K269R270突变为RK后，该突变不影响HCpro抑制RNA沉默能力，但导致PVYN605丧失系统侵染含有Ny抗性基因马铃薯的能力；说明ERMRS基序是PVYN605克服Ny介导抗性的关键。ERMRS基序与先前鉴定到的参与克服和激发Ny抗性的区域重合，结果表明克服Ny抗性能力与抑制RNA沉默活性不相关，但与囊泡数量和大小相关。.明确了翻译调控的肿瘤蛋白（TCTP）在PVY引起烟草叶脉坏死症状中的作用。发现TCTP存在于HCpro蛋白复合体，证明PVYN605在转基因沉默TCTP的珊西烟上不再引起坏死。该蛋白是首次发现的参与PVY坏死症状形成的寄主蛋白。.本项目培养硕士研究生3名，授权国家实用新型专利1项，发表论文5篇，其中SCI收录3篇。