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双生病毒是一类世界范围内广泛发生的植物单链DNA病毒,已在多个国家和地区的作物上造成毁灭性危害,且有逐年加重的趋势。卫星DNA分子—DNAβ是一些单组份双生病毒在自然寄主上引起典型症状所必需的致病相关分子。迄今发现的所有DNAβ分子在互补链都含有一个位置和大小保守的βC1基因,但其功能未知。为了弄清双生病毒DNAβ分子参与致病的机理,本论文对DNAβ分子βC1基因的功能进行了研究。 利用大肠杆菌系统表达了中国番茄黄化曲叶病毒(TYLCCNV)Y10β和烟草曲茎病毒(TbCSV)Y35β分子的βC1基因,以Ni2+-NTA agarose亲和纯化了TYLCCNV Y10βC1和TbCSV Y35βC1重组蛋白并制备了Y10βC1蛋白的抗体。利用UV交联和电泳迁移率变动试验(EMSA)对βC1蛋白的核酸结合特性进行分析,发现βC1蛋白能结合单和双链DNA,且随着蛋白浓度的增加结合能力增强。βC1结合DNA的活性受盐离子浓度影响,随着NaCl浓度增高,βC1蛋白结合活性降低。EMSA和竞争性结合试验发现βC1蛋白结合DNA的活性无DNA大小、形式和序列特异性,表明其以序列非特异性方式结合DNA。 以TYLCCNV Y10β分子βC1基因与GUS和GFP的融合表达载体在洋葱表皮细胞和sf21昆虫细胞中对βC1蛋白的亚细胞定位进行了研究。用基因枪法将βC1与GUS的融合表达载体导入洋葱表皮细胞,GUS染色后发现βC1融合蛋白能在细胞核内和细胞质中积累,在细胞核中积累量较高。利用杆状病毒表达载体在sf21昆虫细胞中表达βC1与GFP的融合蛋白,激光共聚焦显微镜观察发现βC1融合蛋白定位于昆虫细胞的细胞核内。βC1基因不同长度缺失的突变体与GUS融合后在洋葱表皮细胞中定位发现,含预测的核定位信号序列(NLS,45PALAKKK51)的βC1突变体在细胞核内积累量较高,而不含有此NLS或NLS中精氨酸突变为丙氨酸的突变体在细胞质和核中分布均匀,暗示所预测的NLS可能是βC1蛋白的一个功能的NLS。 以农杆菌介导的叶盘转化法将35S启动子驱动的TYLCCNV Y10β分子βC1基因转化本氏烟和普通烟,共获得75个株系的转基因本氏烟和39个株系的转基因普通烟。2种转基因烟草的部分株系都产生类似病毒侵染的曲叶等症状,PCR和Southern印迹分析表明βC1基因已整合入这些转基因烟草株系的基因组中,Northem印迹分析表明转基因烟草类病毒病症状的严重度与那了转录物的积累量成正相关。表达功能丧失的那I基因突变体的转基因烟草不产生任何症状,因而那j基因的表达直接诱导转基因植物产生类病毒病的症状。 RNA沉默是一种植物体内固有的抗病毒防卫反应,在防御病毒侵染中起重要作用。在沉默回复和抑制沉默建立的试验中,TYLCCNV Y10p和TbcsvY35p与辅助病毒共接种时能增强抑制RNA沉默的能力,表明DNAp直接或间接参与抑制RNA沉默。利用农杆菌共浸润试验发现Yl叩C1和Y3邓C1蛋白能抑制正义和反义GFP基因诱导的局部沉默,且能延迟GFP的系统沉默,表明DNAp分子pCI蛋白为RNA沉默的抑制子。在农杆菌共浸润试验中TYLCCNV和TbCSV的CZ和C4蛋白能抑制GFP的局部沉默和延迟GFP的系统沉默,进一步证实双生病毒CZ蛋白为RNA沉默的抑制子并明确C4蛋白也具有抑制RNA沉默的能力。因而,与其它植物RNA病毒不同,双生病毒可能编码多个RNA沉默的抑制子。 利用overiap一PCR方法产生了4个那]基因缺失或定点突变的TYLCCNVYIOp突变体并构建了突变体的侵染性克隆,侵染性和致病性测定表明.4个突变体能系统侵染本氏烟但不诱导明显的症状,推测YlopCI蛋白的c端区和含有预测的NLS序列的中间区对诱导典型症状都是重要的。Southem blot测定表明,4个突变体均能在本氏烟中长期存在和忠实复制,但在组织中的积累量远低于野生型YIOp,表明pCI蛋白与Y10p在组织中的积累有关。 云南烟草曲叶病毒(TbLCYNV)的田间分离物仅含有DNA一A,未检测到DNA一B的存在。鉴定了7个与TbLCYNV Y136和Y143分离物伴随的DNAp分子,序列比较和进化分析发现,这些DNAp分子能被划分为2个类型(I和H),且分别与TYLCCNV和泰国番茄黄化曲叶病毒伴随的DNAp分子具有很高的同源性和密切的进化关系。 在大肠杆菌中以GST融合方式表达了TYLCCNV Y10分离物和TbCSV Y35分离物复制蛋白(ReP)基因,部分TbcsV ReP基因的融合表达产物是可溶性的,利用GST-SePharose 4B亲和层析柱纯化了TbCsV ReP融合蛋白并制备了抗体,亚细胞分布和免疫胶体金标记定位研究发现TbCSv ReP蛋白定位在感病烟草细胞核内,为研究DNAp的复制机理奠定了基础。J 通过以上研究,基本弄清了双生病毒DNAp分子那1基因的功能,为进一步揭示DNAp分子参与致病的机理奠定了基础。