RNA介导抗性是当前植物抗病毒基因工程领域中的研究热点,是一种新的抗病毒策略。RNA介导抗性机制的复杂性决定了其遗传多样性。本研究利用已获得的RNA介导抗性转基因植物,即表达不可翻译PVY-CP基因的转基因烟草为材料,对转基因植物进行遗传分析,并采用分子杂交和LA-PCR的方法,对当代及其后代转基因植株中转基因拷贝数、转基因插入位点、插入方式和T-DNA插入区的结构特点进行研究,并分析这些因素与转基因植物的抗病性关系,探讨不可翻译PVY-CP基因在转基因植株后代中的遗传规律以及RNA介导抗性的遗传稳定性,研究结果既有助于阐明RNA介导抗性转基因植物的抗病机理,又能给RNA介导抗性转基因植物的应用提供理论依据,具有重要的现实意义。
Northern blot和抗病性分析表明,表达PVY-CP基因的转基因烟草对PVY病毒的抗病性是RNA沉默介导的。转基因植株的抗病性与转基因的拷贝数成正相关,感病植株含1-2个转基因拷贝,高度抗病植株含5-6个转基因拷贝。高度抗病的转基因植株中大多含有转基因的串联重复序列,感病转基因植株中则不含。串联重复序列是决定RNA介导抗性的关键。采用TAIL-PCR的方法,初步证明T-DNA随机插入到烟草基因组中富含A、T碱基的部位。Kan抗性分析表明,T1代感病植株中转基因的分离符合单位点插入的3:1的遗传规律;抗病植株中转基因的分离符合多位点插入的15:1或63:1的遗传规律。通过连续4代转基因植株的分子杂交及抗病性分析证明了转基因及其介导的抗病性能够稳定遗传,这种抗病性与接种物的种类、接种物的剂量、接种方式、植物的发育阶段都没有关系。低温及CMV、TMV、PVX的侵染抑制了转基因RNA沉默,并导致转基因植株对PVY抗病性的丧失。此外,还克隆了4个新基因(RdRP、AOX、MAPK和NPR1),并且初步证明了转基因植株中RdRP、AOX和MAPK的表达水平与转基因RNA沉默的发生呈正相关。