基于中国Sweepoviruses种群分析的广谱持久抗病毒甘薯种质创制

Sweepoviruses is a DNA virus which damage seriously to sweet potato. In our previous research, the species, distribution and variation of sweepoviruses had been identified in China. The diversity of species and lack of antiviral sweet potato germplasm resources result in the difficulty to prevention and control of this disease. On the basis of previous research, the project is proposed and will aim at the following: ①Through analyzing the different species, strains and isolates of the whole population and dominant species of sweepoviruses in China, the conservative genes or sequences will be thoroughly identified. ②Targeting the conservative genes or sequences, amiRNA interference vectors or multiple pre-amiRNAs containing different multiple virus sites under the same promoter will be constructed to create new antiviral sweet potato germplasm with long-lasting and broad-spectrum resistance by transforming the amiRNA or pre-amiRNAs into sweet potato. ③ Using the CRISPR/Cas9 system, single-traget gRNA based on those highly conserved sequences and multiple-target gRNAs multiple target recognition sequences will be designed. By transforming the constructed vectors of designed gRNA(s), antiviral sweet potato with broad-spectrum and long-lasting resistance will be created. The research results will enrich the recognization of sweepoviruses in China, and provide more strategies and bases for sweepoviruse prevention and creating of sweet potato resistance germplasm.

Sweepoviruses是严重危害甘薯的一类DNA病毒。在我们前期的研究中，已明晰了中国Sweepoviruses的种类、分布及病毒全基因组的变异。病毒种类多、抗病毒甘薯种质资源匮乏，这直接导致该病的防治十分困难。本项目拟在前期研究基础上：①深入分析并确定中国Sweepoviruses不同种、株系及分离物的保守基因或保守序列、优势种的不同分离物的保守基因或保守序列。②针对保守基因或保守序列，构建amiRNA干扰载体或在同一启动子下串联多个靶向不同病毒位点的pre-amiRNA，转化后鉴定获得具有广谱持久抗病毒的甘薯新种质。③利用CRISPR/Cas9系统，选定高度保守序列设计单靶点gRNA或将多个靶点识别序列gRNAs串联，转化获得广谱持久抗病毒植株。研究结果将进一步丰富对中国Sweepoviruses的认知，为病毒防控与抗性甘薯种质创新提供更多策略和依据。

Sweepoviruses是严重危害甘薯的一类DNA病毒。在我们前期的研究中，已明晰了中国sweepoviruses的种类、分布及病毒全基因组的变异。本项目在前期研究基础上：①系统分析了中国sweepoviruses种群的特征，确定了中国sweepoviruses的优势种的保守基因和保守序列，最终选择sweepoviruses的优势种SPLCV的AC1、AV1基因及IR区保守性最强的序列，用于进一步构建amiRNA干扰载体和CRISPR载体。②针对保守基因或保守序列，构建了多个靶向不同病毒位点（AV1和AC1基因）的amiRNA干扰载体；利用pYAO-based CRISPR/Cas9系统，构建了针对单一靶位点（IR区、AV1基因、AC1基因）的带有特异gRNA的CRISPR-sgRNA载体；利用双靶点带GFP的CRISPR载体pKSE401G，构建了针对AC1基因（嵌合了AC4基因）和IR区的两个靶位点的CRISPR-sgRNA载体。③首次利用新型纳米材料LDH，探索了多种载体在甘薯等植物上的转化；初步获得了抗SPLCV的甘薯植株；构建了SPLCV诱导的抗SPLCV植株及野生型植株的转录组差异表达谱，初步发现自噬在sweepoviruses侵染过程中发挥了重要作用。④首次将TRV-VIGS系统运用到甘薯中，建立和优化了甘薯VIGS体系，成功沉默了靶标基因。⑤建立了植株快速VIGS或接种病毒的方法（INABS法），解决了VIGS和植物DNA病毒体外接种效率低、速度慢、定量困难的问题。⑥利用小RNA深度测序技术（SRDS）结合PCR/RT-PCR技术，继续跟踪检测中国甘薯病毒的发生和变异，为有针对性的甘薯抗病毒种质创制工作提供依据。⑦开展了甘薯抗病优质新品种（系）的筛选和区试，为传统育种与现代分子育种的结合提供更多材料和方法选择。本项目的研究结果丰富了对中国sweepoviruses的认知，为病毒防控与抗性甘薯种质创新提供了更多策略和依据。基于以上研究成果，本项目共发表SCI论文3篇，其中一区Top期刊、二区、四区SCI期刊论文各1篇；申请发明专利3项；获得河南省教育厅科技成果一等奖1项和新乡市自然科学成果二等奖1项。