烟草坏死病毒(Tobacco necrosis virus, TNV)是一种发生极为广泛的真菌传植物病毒,株系分化普遍,寄主范围广泛,造成多种经济作物的严重危害。ss(+)RNA病毒基因组具有基因组体积小、物理稳定性好、侵染效率高、易于进行基因突变、体外转录等分子操作的特点。国内外关于该病毒的分子生物学研究开展较少。本项申请将在首次完成TNV中国新株系的全基因组测序工作,并具有相关经验及材料积累的基础上,利用RT-PCR、cDNA体外转录、核苷酸突变、生物测定及各种分子检测技术,对TNV基因组的功能进行深入研究。以基因组中、下游基因为主要对象,在分子水平上对TNV的不同株系和Necrovirus属的相近病毒进行比较,对造成它们之间所存在差异的基因功能进行分析,具体揭示各种基因的作用,为同类型其他病毒的研究提供一些普遍性规律,并探索构建能够高效表达外源基因的TNV病毒载体。
本项目在首次完成TNV中国新株系的全基因组测序工作基础上,利用TNV-AC的全长侵染性cDNA克隆,构建系列突变体进行体外转录。在枯斑寄主苋色藜(Chenopodium amaranticolor)上的侵染性检测结果表明,TNV-AC亚基因组RNA1的转录起始位点位于基因组RNA的G2184,亚基因组RNA2的转录起始位点位于基因组RNA的G2460,两种亚基因组RNA转录起始位点的破坏均可导致枯死斑症状的消失。进一步的分析表明,亚基因组RNA1中p8和p6基因的翻译灭活突变也可导致病毒在苋色藜上的侵染症状消失,但不影响病毒在烟草原生质体中的复制,说明p8和p6基因产物可能影响病毒在细胞之间的移动,是病毒枯斑形成所必需的基因。通过原核表达产物分析,证明了亚基因组RNA2 中外壳蛋白(coat protein, CP)基因的编码框起始于基因组RNA的2612-2614位AUG。核苷酸替换或缺失突变分析表明,cp基因虽不是病毒建立侵染所必需的基因,但其翻译起始密码子区域的核苷酸序列保守性及编码框核酸序列的完整性对病毒侵染苋色藜后产生枯斑的数量,显症程度和病毒RNA的积累量具有明显影响。