菜豆金色花葉屬病毒群體遺傳學(xué)、密碼子使用及進(jìn)化分析.pdf

1、菜豆金色花葉病毒屬是雙生病毒中危害群體大，地理分布廣，侵染寄主多的一個(gè)屬，是一類具有孿生顆粒形態(tài)的單鏈環(huán)狀DNA病毒。該屬病毒在番茄、木薯、棉花等經(jīng)濟(jì)作物上引起嚴(yán)重危害，造成世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的巨大損失，因此對(duì)菜豆金色花葉屬病毒的發(fā)生、傳播、基因組結(jié)構(gòu)與功能、遺傳特性、進(jìn)化等方面研究已成為植物病毒研究的熱點(diǎn)。番茄黃化曲葉病毒是菜豆金色花葉屬病毒中傳播迅速、危害嚴(yán)重的一個(gè)種。該病毒在番茄上引起黃化曲葉病，表現(xiàn)曲葉、葉邊緣黃化、葉子變小、植株矮化

2、等典型癥狀。對(duì)中國(guó)西南部的云南和廣西兩省采集的雙生病毒樣本測(cè)序表明，中國(guó)番茄黃化曲葉病毒在該地區(qū)廣泛存在。 從1999到2005年在該地區(qū)6個(gè)地點(diǎn)采集的16種中國(guó)番茄黃化曲葉病毒分離物，及從GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的2種該病毒分離物的全基因組序列之間的群體遺傳分析表明，中國(guó)番茄黃化曲葉病毒的遺傳多樣性具有明顯地域特性；不同寄主或不同采集時(shí)間的中國(guó)番茄黃化曲葉病毒之間則沒有明顯遺傳差異或遺傳分化。這說明中國(guó)番茄黃化曲葉病毒的變異受

3、到強(qiáng)烈的地理區(qū)域選擇以及相對(duì)微弱的寄主因素和時(shí)間變遷的影響。研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)番茄黃化曲葉病毒還呈現(xiàn)出群體擴(kuò)張的傾向和高頻率的重組現(xiàn)象。對(duì)中國(guó)番茄黃化曲葉病毒基因組所有位點(diǎn)及編碼區(qū)域進(jìn)行遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)非編碼區(qū)域比編碼區(qū)域呈現(xiàn)出較高遺傳多樣性；編碼區(qū)域中非重疊區(qū)域比重疊區(qū)域呈現(xiàn)出較高遺傳多樣性。這說明該類病毒的非編碼區(qū)域以及編碼區(qū)域的非重疊區(qū)域受到選擇壓力較弱，可能是突變的熱點(diǎn)區(qū)域。對(duì)AC1側(cè)翼序列(IR2)和AV2側(cè)翼序列(IR1)兩

4、區(qū)域的多樣性分析表明，非編碼區(qū)域IR1和IR2部分在同一病毒內(nèi)或不同病毒之間存在著潛在的不同角色和功能。 對(duì)菜豆金色花葉屬病毒編碼基因密碼子使用變異分析表明，菜豆金色花葉屬病毒的密碼子用法除受到堿基突變偏性影響外，還受到選擇壓力等其它因素的影響。但進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，表面上受選擇壓力影響很大的AC4基因?qū)嶋H上是由AC1基因的堿基突變偏好所引起，而不是由選擇壓力所造成。由此推測(cè)堿基突變偏性是菜豆金色花葉屬病毒密碼子使用模式發(fā)生變異的主

5、要原因。對(duì)菜豆金色花葉屬病毒編碼基因的堿基組成分析，表明AV1(V1)和BV1基因具有較強(qiáng)的密碼子使用偏好和較高的基因表達(dá)水平，其中AV1基因在A(T)和G(C)之間沒有特別明顯的使用偏好，但在A和T之間卻明顯偏好使用以T結(jié)尾的密碼子。以AV1(V1)基因作為參考集，最后確定14個(gè)密碼子作為菜豆金色花葉屬病毒的主要偏愛密碼子。不同寄主菜豆金色花葉屬病毒的密碼子使用模式分析表明，菜豆金色花葉屬病毒對(duì)番茄寄主的適應(yīng)能力強(qiáng)，而對(duì)木薯、勝紅薊等

6、其它寄主的適應(yīng)性相對(duì)較弱。此外，菜豆金色花葉屬病毒的密碼子使用模式和病毒侵染后產(chǎn)生的癥狀無關(guān)。從菜豆金色花葉病毒屬中單組份舊世界病毒和雙組份新世界病毒在密碼子使用模式上的明顯區(qū)別，推測(cè)新世界病毒可能由單組份的舊世界病毒經(jīng)過雙組份的舊世界病毒再進(jìn)化而來的。菜豆金色花葉屬病毒和其它雙生病毒的密碼子使用比較分析表明，除玉米線條病毒屬外，其它雙生病毒和菜豆金色花葉屬病毒一樣具有相同的密碼子使用模式。雙生病毒各屬中具有相同功能基因具有相似的密碼子