论文摘要
菜豆金色花叶病毒属是双生病毒中危害群体大,地理分布广,侵染寄主多的一个属,是一类具有孪生颗粒形态的单链环状DNA病毒。该属病毒在番茄、木薯、棉花等经济作物上引起严重危害,造成世界农业生产的巨大损失,因此对菜豆金色花叶属病毒的发生、传播、基因组结构与功能、遗传特性、进化等方面研究已成为植物病毒研究的热点。番茄黄化曲叶病毒是菜豆金色花叶属病毒中传播迅速、危害严重的一个种。该病毒在番茄上引起黄化曲叶病,表现曲叶、叶边缘黄化、叶子变小、植株矮化等典型症状。对中国西南部的云南和广西两省采集的双生病毒样本测序表明,中国番茄黄化曲叶病毒在该地区广泛存在。从1999到2005年在该地区6个地点采集的16种中国番茄黄化曲叶病毒分离物,及从GenBank数据库获得的2种该病毒分离物的全基因组序列之间的群体遗传分析表明,中国番茄黄化曲叶病毒的遗传多样性具有明显地域特性;不同寄主或不同采集时间的中国番茄黄化曲叶病毒之间则没有明显遗传差异或遗传分化。这说明中国番茄黄化曲叶病毒的变异受到强烈的地理区域选择以及相对微弱的寄主因素和时间变迁的影响。研究发现,中国番茄黄化曲叶病毒还呈现出群体扩张的倾向和高频率的重组现象。对中国番茄黄化曲叶病毒基因组所有位点及编码区域进行遗传多样性分析,发现非编码区域比编码区域呈现出较高遗传多样性;编码区域中非重叠区域比重叠区域呈现出较高遗传多样性。这说明该类病毒的非编码区域以及编码区域的非重叠区域受到选择压力较弱,可能是突变的热点区域。对AC1侧翼序列(IR2)和AV2侧翼序列(IR1)两区域的多样性分析表明,非编码区域IR1和IR2部分在同一病毒内或不同病毒之间存在着潜在的不同角色和功能。对菜豆金色花叶属病毒编码基因密码子使用变异分析表明,菜豆金色花叶属病毒的密码子用法除受到碱基突变偏性影响外,还受到选择压力等其它因素的影响。但进一步研究发现,表面上受选择压力影响很大的AC4基因实际上是由AC1基因的碱基突变偏好所引起,而不是由选择压力所造成。由此推测碱基突变偏性是菜豆金色花叶属病毒密码子使用模式发生变异的主要原因。对菜豆金色花叶属病毒编码基因的碱基组成分析,表明AV1(V1)和BV1基因具有较强的密码子使用偏好和较高的基因表达水平,其中AV1基因在A(T)和G(C)之间没有特别明显的使用偏好,但在A和T之间却明显偏好使用以T结尾的密码子。以AV1(V1)基因作为参考集,最后确定14个密码子作为菜豆金色花叶属病毒的主要偏爱密码子。不同寄主菜豆金色花叶属病毒的密码子使用模式分析表明,菜豆金色花叶属病毒对番茄寄主的适应能力强,而对木薯、胜红蓟等其它寄主的适应性相对较弱。此外,菜豆金色花叶属病毒的密码子使用模式和病毒侵染后产生的症状无关。从菜豆金色花叶病毒属中单组份旧世界病毒和双组份新世界病毒在密码子使用模式上的明显区别,推测新世界病毒可能由单组份的旧世界病毒经过双组份的旧世界病毒再进化而来的。菜豆金色花叶属病毒和其它双生病毒的密码子使用比较分析表明,除玉米线条病毒属外,其它双生病毒和菜豆金色花叶属病毒一样具有相同的密码子使用模式。双生病毒各属中具有相同功能基因具有相似的密码子使用模式,暗示植物病毒的密码子用法也具有一定的功能含义。通常单子叶植物的密码子用法明显不同于双子叶植物。对应分析和聚类分析结果均表明侵染单子叶植物和侵染双子叶植物的双生病毒之间的密码子使用具有明显差异。这说明双生病毒的密码子使用模式还受到寄主基因环境的影响,具有一定的寄主特异性。