病毒侵染對寄主番茄花和果實microRNAs及其靶標mRNAs表達的影響.pdf

1、番茄(Solanum lycopersicum)果實豐富的分子遺傳背影和重要的經(jīng)濟價值,使番茄成為研究肉質(zhì)果實發(fā)育和成熟的模式植物。然而,番茄極易受到病毒的侵染,導致其產(chǎn)量和品質(zhì)降低。因此了解病毒侵染對番茄花和果實發(fā)育過程的調(diào)控機制的影響越來越重要。
　　 microRNAs(miRNAs)是一種廣泛的存在于真核生物中,長約21 nt,具有基因表達負調(diào)控功能的非編碼小分子RNA,它可通過堿基互補配對原則引導沉默復合體切割靶基因或

2、者阻止靶基因翻譯,從而調(diào)控基因的表達。miRNAs參與植物生長發(fā)育過程中一系列的重要進程,包括葉、根、莖的生長發(fā)育,植物生長期向生育期的轉(zhuǎn)變,果實的形成及成熟,信號傳遞,病毒防御等。
　　 在病毒侵染植物的過程中,通常會激發(fā)寄主植物的siRNAs(small interferingRNAs)基因沉默途徑來抵制病毒的入侵,而病毒則進化出沉默抑制子來抵抗siRNAs的基因沉默抑制。由于miRNAs對靶標mRNAs的調(diào)控與siRNAs

3、介導的基因沉默途徑間有著共同特性及其元件,所以病毒抑制子在擾亂siRNAs介導的基因沉默途徑的同時也擾亂了miRNAs的調(diào)控,使miRNAs正常的調(diào)控途徑發(fā)生紊亂,導致寄主植物正常生理過程發(fā)生改變,表現(xiàn)出相應的感病癥狀。
　　 黃瓜花葉病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)和番茄不孕病毒(Tomatoaspermy virus,TAV)是影響番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的主要病毒。CMV與TAV具有類似的基因組結(jié)構,它們編

4、碼的2b蛋白是植物侵染過程中的主要致病因子,2b蛋白同時也是典型的沉默抑制子。在病毒侵染下,檢測寄主植物的miRNAs和其靶標表達量的改變,并結(jié)合寄主植物癥狀的產(chǎn)生,來研究miRNAs表達差異與病毒致病性的關系是一種較為新穎有效的實驗方法。
　　 本研究旨在利用熒光定量RT-PCR(Real-time RT-PCR)技術,檢測在CMV-Fny、敲除2b基因的CMV-FnyA2b、添加衛(wèi)星的CMV-Fny-satT1和tAV-Bj

5、四種病毒對番茄侵染下,番茄花和果實中九條不同的miRNAs:miR156、miR159、miR160、miR162、miR164、miR167、miR168、miR171、miR172和其九條靶標基因:SPL、MYB、ARF10、DCL1、NAC1、ARF8、AGO1、SCL和AP2的表達量變化,結(jié)合寄主的癥狀及CMV不同株系的基因表達差異,分析CMV的衛(wèi)星RNAs和2b蛋白對miRNAs途徑的影響,從CMV基因組,寄主miRNAs及其

6、靶標mRNAs表達量多重方面來探討寄主植物癥狀產(chǎn)生的原因。
　　 結(jié)果表明,相對于未接毒的對照植株,CMV-Fny△2b侵染的植株沒有觀察到感病癥狀,其他三種病毒侵染的的植株都表現(xiàn)出了明顯的形態(tài)學的改變,表現(xiàn)為植物發(fā)育遲緩,花型畸小和果子缺陷。定量的結(jié)果顯示CMV-FnyA2b侵染的植株,其miRNAs及其靶標mRNAs基本上也沒有變化。而CMV-Fny、CMV-Fny-satT1和TAV-Bj侵染的植株大部分miRNAs及其靶

7、標mRNAs都有很高的上調(diào),但這三種病毒侵染的植株其miRNAs及靶標mRNAs表達量有明顯差異,同時對寄主miRNAs調(diào)控途徑的影響表現(xiàn)為組織特異性。另外,CMV敲除2b基因或添加衛(wèi)星RNA后都下調(diào)了CMV各個基因的表達量,但CMV-Fny△2b基因組的表達量下調(diào)的尤為明顯,表明了2b基因在病毒侵染過程中的重要性。對寄主番茄miRNAs和靶基因mRNAs表達量改變的研究和它們相關功能的預測,為了解番茄發(fā)育成熟過程中miRNAs介導的表