小麦重要病毒的发生动态和中捷两国大麦黄矮病毒PAV的分子差异

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lifan_cuit
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小麦是世界上第二大粮食作物,已报道有50多种病毒侵染小麦从而引起严重的产量损失。本研究首先调查了近年来以大麦黄矮病毒(Barley yellow dwarf viruses)为代表的小麦重要病毒在中国小麦主产区分布情况;其次是比较了中国和捷克两国大麦黄矮病毒BYDV-PAV的外壳蛋白(Coat Protein,CP)和通读蛋白(Readthrough protein,RTP)基因序列的分子变异。此外,还鉴定出WDV传毒介体异沙叶蝉体内存在一种新的软腐病毒。
  2017-2019年共采集到来自中国不同地区小麦、大麦和燕麦的747株疑似病毒病症状的样品。采用多重PCR法同时检测了待测样品中是否存在大麦黄矮病毒(BYDV-PAV,BYDV-GAV,和BYDV-GPV),小麦矮缩病毒(Wheat dwarf virus,WDV),大麦黄条点花叶病毒(Barley yellow striate mosaic virus,BYSMV),水稻黑条矮缩病毒(Rice black-streaked dwarf virus,RBSDV)和北方禾谷花叶病毒(Northern cereal mosaic virus,NCMV)这七种病毒。检测结果表明2017-2019年BYDV-PAV是优势病毒,其次是BYDV-GAV,WDV,BYSMV和RBSDV,而BYDV-GPV和NCMV仅少量发生。BYDV-PAV存在潜在的流行风险,因此需要制定可持续的防治策略来避免该病毒病害大流行。
  由大麦黄矮病毒引起的小麦黄矮病是中国和捷克禾本科作物最重要的病毒病害之一,而基因的变异是直接影响病害流行的一个重要因素。为了研究中捷两国的大麦黄矮病毒群体结构和分子变异,我们克隆了24个BYDV-PAV中国分离物和18个捷克分离物的CP和RTP基因序列。首先比较了来自中国不同采集地的BYDV-PAV的CP和RTP基因序列,通过进化树分析发现60个分离物形成了3个分支。从CP基因进化树中可以看出山东济南的5个分离物和河北石家庄的3个分离物以及山西临汾的1个分离物显示出高度变异。RTP基因序列分析发现1个山东济南分离物(SDJN17-1)形成1个类群(Ш),而其他分离物被划分为2大类群(Ⅰ和Ⅱ)。来自云南昆明、陕西杨凌的所有分离物以及来自山西临汾、陕西汉中、甘肃天水和河南原阳的部分分离物聚集在类群Ⅱ中,而山西东阳,陕西韩城,四川成都、绵阳,山东济南,河北石家庄,湖北武汉和部分河南原阳,山西临汾分离物聚集在类群Ⅰ中。不同分离物CP和RTP基因序列的变异范围分别是80.8-99.9%和73.3-99.9%,其中山东济南分离物SDJN17-1的RTP基因序列变异最大。其次以NCBI数据库检索得到的7个CP和16个RTP序列为外组群,比较了中捷两国BYDV-PAV分离物的核苷酸位点一致性,并进行了进化树和核苷酸多态性分析。与其他分离物序列相比,中国分离物的CP基因(ORF3)、ORF5基因以及RTP(ORF3+ORF5)的核苷酸一致性为76.1-99.3%,55.2-89.1%和62-97.9%。基因序列进化树分析表明20个中国分离物形成了一个类群,而3个山东济南分离物(SDJN17-1,SDJN18-1和SDJN19-1)和1个山西临汾分离物(SXLF19-1)聚集在不同的类群里,山东济南分离物SDJN17-1的RTP序列与捷克分离物的亲缘关系最近。依据核苷酸多态性分析表明,BYDV-PAV捷克分离物群体有扩张趋势,且多态性略高于中国分离物。
  此外,从采集自河北廊坊的异沙叶蝉中鉴定出一种新的软腐病毒并测定了全基因组序列,基因组结构和进化树分析表明该病毒应属于小核糖核酸病毒科软腐病毒新成员。该病毒基因组序列全长为10,710nt,包含Poly A尾,暂将该病毒命名为廊坊叶蝉软腐病毒(Langfang leafhopper iflavirus,LfLHV)。LfLHV含有一个9,453nt开放阅读框,编码大小为3150个氨基酸的多聚蛋白。依据多聚蛋白和复制酶蛋白基因构建进化树,分析表明LfLHV与软腐病毒科病毒成员有较近的亲缘关系。LfLHV与湖北小核糖核酸病毒29(Hubei-picorna like virus29)的氨基酸序列一致性达到45.5%。
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