油桐尺蛾核型多角体病毒宿主域决定的分子机制

Buzura suppressaria (Bs) is a serious forest pest in south of China, and causes grave economic losses every year. Buzura Suppressaria nucleopolyhedrovirus (BsNPV), which is Bs’ natural enemy, can infect Bs with high specificity, and nearly has no impact on other organism, water and soil. So it is an attractive biocontrol method to promote. But also because of its specificity, it can’t control other pests occur in the same period, and doesn’t have alternative host when we proliferate it in lab artificially, so it is expected that it can expand its host range specifically to solve these issues. This program will take BsNPV as research object. Recombinant virus which has high virulence to both Bs and Bombyx mori (Bm) will be bred artificially. Then the genome of recombinant virus, BsNPV and BmNPV will be sequenced using high-throughput sequencing technology. To find differences between recombinant virus and its parents, genomes will be compared after data assemble. Host range control related genes will be identified based on functional verification. So far the molecular mechanism of BsNPV host range control will be clarified. Implementation of this program can not only supply a large number of basic data to further researches in baculovirus researches, but also provide scientific basis to develop new virus with higher infectility by genetic engineering technology.

油桐尺蛾是我国南方重要的林业害虫，每年都会造成严重的经济损失。油桐尺蛾核型多角体病毒作为其自然天敌，具有高专一性，对人畜、植物、水土及其他天敌昆虫无害的特点，是很好的生物防治制剂。但也是由于其高专一性，其对林间同时期发生的其它害虫无效，并且人工扩繁时只能用油桐尺蛾而没有其它可替代寄主，因此期望通过开发其特定的宿主域来解决这一问题。故本研究以油桐尺蛾核型多角体病毒为研究对象，通过人工重组的方法选育同时对油桐尺蛾和家蚕都具有相对较高毒力的重组病毒，利用高通量测序技术对宿主域扩大的重组病毒及其亲本进行基因组测序，在对比分析基因组数据的基础上明确油桐尺蛾核型多角体病毒重组后的差异基因，进而对其进行功能验证，最终找到其宿主域决定的关键基因，从而阐明其宿主域决定的分子机制。本研究的实施不但能很好地为本领域的后续研究提供充足的基础数据，并且将为进一步用基因工程方法研制高侵染能力的病毒株提供科学依据。

油桐尺蛾是我国南方重要的林业害虫，每年都会造成严重的经济损失。油桐尺蛾核型多角体病毒是很好的生物防治制剂，但由于其高专一性，其对林间同时期发生的其它害虫无效，并且人工扩繁时只能用油桐尺蛾而没有其它可替代寄主，因此期望通过开发其特定的宿主域来解决这一问题。在进行本项目的研究时，首先基于油桐尺蛾核型多角体病毒和家蚕核型多角体病毒筛选出了重组病毒，并对各代次重组病毒进行了形态学上的观察，发现各代次重组病毒与亲本相似，均为不规则多角体，但宿主为油桐尺蛾的重组病毒明显小于宿主为家蚕的，并且重组病毒的毒力明显高于亲本。为了满足高通量测序对样品的要求，我们改进了NPV基因组提取的方法，发现微滤的方法在更为高效地获得NPV基因组的同时能最大限度地去除细菌的污染。此后分别对BsNPV、BmNPV以及第三代重组病毒进行了基因组测序，发现第三代重组病毒与BsNPV相似性极高，无论是基因组中的GC含量、基因组大小、SSR数量及种类、HRS的结构特点、基因数量，还是各基因在基因组中的排列顺序都很相似，而其与BmNPV则相差较大。在高通量测序的过程中，BmNPV以及第三代重组病毒都进行了3次重复测序，BmNPV的三次重复测序间差异较小，基因组的各种特征都基本相同，没有较大的变异，而第三代重组病毒的三次重复测序间虽然总体上同源性很高，但仍有一些特征存在着差异，包括基因数量、SSR数量及种类、HRS的结构等。第三代重组病毒与亲本BsNPV有57个基因至少有一个样品与BsNPV存在差异，其中有29个基因在三个样品中序列相同但与BsNPV中的序列存在差异，这些基因即为可能的宿主域相关基因，但验证工作由于前期实验进度的影响还未完成，待后续继续进行。在项目进行过程中我们还探究了BsNPV的侵染对宿主的影响，发现BsNPV侵染后有大量的基因上调或者下调，其中有1007个基因是防御相关基因，归属89个GO分类，这中间有7个下调基因和37个上调基因在病毒侵染的整个过程中均差异表达，这可能是宿主在防御过程中最重要的基因。