烟草花叶病毒抑制子突变体的筛选与功能鉴定

番茄(Solanum lycopersicum)作为主要ZD1839化学结构的蔬菜作物,生产上受到烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)的严重危害。抗病毒基因沉默是由病毒的保守模式分子(Pathogen associated molecular pattern,PAhospital-acquired infectionMP)双链RNA触发的抗病毒反应,也称为PTI(PAMP triggered immunity)。同时植物还有抗病基因识别病毒效应子而触发的ETI(Effector triggered immunity)抗病毒反应,在抗病育种中发挥重要作用。TMV的基因沉默抑制子是病毒的毒力因子同时也是触发ETI反应的效应子。本研究立足于近年来关于植物抗病PTI与ETI相互影响的观点,以番茄以及茄科模式植物本氏烟草和栽培烟草为研究材料,系统性筛选TMV抑制子突变体,为PTI与ETI的相关性研究提供不同毒力的病毒材料,同时为植物抗病毒提供弱毒毒株和防控策略。研究结果如下:(1)TMV突变体的筛选。基于实验室已有的338个TMV-GFP突变体,从病毒复制、抑制子功能、系统性传播和与抗病基因N互作能力四个方面,综合筛选出6个抑制子功能弱突变体(Mild mutant,MM)和6个抑制子功能重度突变体(Severe mutant,SM)。(2)本氏烟草中TMV抑制子功能鉴定体系的建立。原核表达纯化TMVHEL蛋白,并制备小鼠抗体,通过瞬时表达TMV-GFP及突变体,使用抗体血清检测P126表达情况。其次,构建抑制子P126的突变型表达载体,与GFP共表达,通过Western-blot定量检测,筛选出5个MM突变体和4个SM突变体。(3)栽培烟草SR1与番茄A57和M82中病毒侵染体系的建立。将筛选出的突变体SAG分子式分别侵染栽培烟草SR1和SR1中PTI通路关键基因(Rd R1/Rd R6、DCL2/DCL4)RNAi的株系,发现突变体在RNAi株系中系统性传播能力增强。同时,在番茄A57、M82以及M82的DCL2敲除株系中,发现尤其是MM突变体的系统性侵染能力显著恢复。初步在栽培烟草与番茄中成功建立TMV的系统性侵染体系,为后续实验室在两个物种中的抗病机制研究奠定基础。本研究成功筛选出复制、系统性传播和与N基因互作均正常但抑制子功能不同程度突变的TMV突变体,在栽培烟草与番茄中建立了病毒侵染体系,为植物抗病毒的PTI与ETI互作研究提供了参考,为植物抗病育种提供了新思路。