啤酒花矮化类病毒强弱株系互作及其对寄主影响的分子机制研究

由啤酒花矮化类病毒（Hop stunt viroid, HSVd）特定致病株系引起的柑桔木质陷孔病是世界范围内的重要柑桔病害。前期研究发现我国HSVd不同致病力株系复合侵染可抑制田间敏感柑桔寄主和温室内指示植物的症状表达。本课题拟通过原位杂交、分子信标实时定量RT-PCR和柑桔基因组表达芯片分析等技术，从分子水平解析HSVd不同致病力株系复合侵染后在寄主体内的遗传变异和种群结构，并对HSVd强弱致病力株系的复制水平及时空分布进行动态监控，明确不同致病力株系间的互作机制；通过柑桔寄主基因表达水平差异分析，解释HSVd株系间互作对寄主产生的影响。本项目的开展可为防止木质陷孔病在我国发生流行提供理论依据和技术支撑，并可望为木质陷孔病及其它类病毒病害的防控提供新的思路。

类病毒是一类246~401nt大小的，闭合环状的，单链小分子RNA。类病毒能在寄主植物体内复制，是重要的植物病原。柑橘是七种柑橘类病毒的自然寄主。它们分属于马铃薯纺锤块茎类病毒科（Pospiviroidae）的四个属。啤酒花矮化类病毒（Hop stunt viroid, HSVd）属于啤酒花矮化类病毒属（Hostuviroid），其中HSVd的柑桔型特定株系是引起柑桔木质陷孔病的病原，该病在柑桔上造成严重危害。前期研究表明我国柑桔产区HSVd株系中致病型和非致病型株系间复合侵染现象普遍，种群结构复杂。.本研究从我国柑桔产区HSVd分离物中筛选HSVd不同致病性序列IIa和IIb，并分别构建侵染性克隆。生物学鉴定表明接种的四叶黄瓜（Cucumis sativus L. cv Suyo）明显矮化，而接种IIb侵染性克隆的派森橘（Citrus reticulata）出现胶沉积。RT-PCR检测亦出现300 bp左右的HSVd全长序列条带。结合PCR-RFLP对IIa、IIb序列的定性分析，表明构建的IIa和IIb侵染性克隆在寄主体内具有侵染活性。子代序列测定及分析表明，不同寄主体内子代种群结构具有差异，黄瓜体内未表现出优势种群，但派森橘寄主中亲代与子代的种群结构保持一致，均以IIa序列占优势，这在一定程度上解释了在我国田间类病毒分离物中可以检测到致病型IIb，但寄主不表现典型木质陷孔病症状。.为进一步解释类病毒与寄主的互作及致病机理，本研究通过Solexa-Illumina平台对3份感染类病毒和1份健康的香橼叶片样品，进行了小RNA的深度测序。每份样品都被4到6种柑橘类病毒复合侵染，并在香橼上表现出典型的类病毒症状。分析表明：（a）不同类病毒，其产生的小RNA来自正负链的比例不同，以21-nt和22-nt大小为主；（b）类病毒小RNA主要集中出现在类病毒正负基因组的某些特定的区域；（c）在两份类病毒感染样品中，内源的24-nt小RNA所占比例大幅度下降，而内源的21-nt小RNA所占比例大幅度上升。进一步分析发现，类病毒复合侵染可能诱导了植物内源21-nt miRNAs的积累和24-nt rasiRNAs的降低。本研究为柑橘类病毒致病机理，特别是复合侵染致病机理的解释提供了新思路。.研究成果共发表论文3篇，其中SCI收录2篇，培养研究生2名，其中博士生1名。