菜豆金色花葉屬病毒群體遺傳學、密碼子使用及進化分析.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)濟作物上引起嚴重危害，造成世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的巨大損失，因此對菜豆金色花葉屬病毒的發(fā)生、傳播、基因組結構與功能、遺傳特性、進化等方面研究已成為植物病毒研究的熱點。番茄黃化曲葉病毒是菜豆金色花葉屬病毒中傳播迅速、危害嚴重的一個種。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。對中國西南部的云南和廣西兩省采集的雙生病毒樣本測序表明，中國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個地點采集的16種中國番茄黃化曲葉病毒分離物，及從GenBank數(shù)據(jù)庫獲得的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間的中國番茄黃化曲葉病毒之間則沒有明顯遺傳差異或遺傳分化。這說明中國番茄黃化曲葉病毒的變異受

3、到強烈的地理區(qū)域選擇以及相對微弱的寄主因素和時間變遷的影響。研究發(fā)現(xiàn)，中國番茄黃化曲葉病毒還呈現(xiàn)出群體擴張的傾向和高頻率的重組現(xiàn)象。對中國番茄黃化曲葉病毒基因組所有位點及編碼區(qū)域進行遺傳多樣性分析，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，可能是突變的熱點區(qū)域。對AC1側翼序列(IR2)和AV2側翼序列(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。但進一步研究發(fā)現(xiàn)，表面上受選擇壓力影響很大的AC4基因實際上是由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基因具有較強的密碼子使用偏好和較高的基因表達水平，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結尾的密碼子。以AV1(V1)基因作為參考集，最后確定14個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番茄寄主的適應能力強，而對木薯、勝紅薊等

6、其它寄主的適應性相對較弱。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。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