论文部分内容阅读
胶孢炭疽病菌(Colletotrichum gloeosporioides)是一种重要的植物病原真菌,其寄主范围和地理分布广泛,引起多种植物炭疽病在农业生产上引起重大损失。目前对该病原菌所致病害的防治主要依赖化学药剂,但容易污染环境和形成抗药性。因此寻求环境友好型的防治方法防治炭疽病具重要的理论和实践意义。真菌病毒(mycoviruses or fungal viruses)广泛存在于各种真菌中。大多数真菌病毒在寄主中不产生明显症状,呈潜伏感染,部分真菌病毒可引起寄主致病力衰退,如生长速度变慢、产孢量下降、致病力降低等,这类真菌病毒称为弱毒相关真菌病毒。弱毒相关真菌病毒能引起寄主真菌致病力下降,可作为潜在的生防因子防治植物真菌病害。因此,对真菌病毒的筛选和功能研究将为植物病害生物防治提供新的途径与思路。本研究以胶孢炭疽病菌株LS-1,HJ1-2为研究材料,对两个菌株中所携带的ds RNA真菌病毒进行了分子生物学特性研究,解析了病毒的基因组结构与进化分类关系,并探讨了菌株LS-1中病毒对寄主的功能。主要研究结果如下:(1)菌株HJ1-2含有一个新型RNA病毒,命名为为Colletotrichum gloeosporioides Polymycovirises-1(Cg Pm V1)。Cg Pm V1有7条基因组片段(S-1到S-7),各自含有1个ORF。序列分析发现该病毒属于一种新型RNA病毒,与已报道的Beauveria bassiana polymycovirus 3(Bb Pm V-3),Aspergillus fumigatus tetramycovirus-1(Afu Tm V-1)和Colletotrichum camelliae filamentous virus 1(Cc FV-1)等具有相似的基因组结构。Ds RNA-1编码的Rd Rp与Bb Pm V-3,Afu Tm V-1和Cc FV-1等具有31.92%到47.06%的氨基酸相似性。在分类上,Cg Pm V1属于暂定科Polymycoviridae的新成员。(2)菌株LS-1中含有6条ds RNA片段,根据序列分析发现该菌株中病毒为混合侵染,归属于3个病毒,分别命名为Colletotrichum gloeosporioides Virus 1(Cg V1),Colletotrichum gloeosporioides RNA Virus 1(Cg RV1)和Colletotrichum gloeosporioides Partitivirus1(Cg PV1)。其中Cg V1为一条ds RNA组成,全长4,912 bp(归类为ds RNA-L)。基于Rd Rp的系统发育分析发现Cg RV1与番茄丛矮病毒科(Tombusviridae)病毒相似,为番茄丛矮病毒科类似病毒;Cg RV1含有1条ds RNA片段,大小为2,975 bp(归类为ds RNA-M)。预测含有两个ORF(ORF1和ORF2),分别编码1个功能未知蛋白和Rd Rp。序列同源性搜索发现Cg RV1与Beauveria bassiana non-segmented RNA virus 1(Bb NRV1)具有最大相似性,具有71.11%的Rd Rp氨基酸相似性。进化分析显示该病毒为一类与Partitiviradae具有远源亲缘关系的未分类病毒。该部分研究已发表在《Archives of Virology》上;Cg PV1含有4条ds RNA片段(归类为ds RNA-S),分别含有1个ORF。ORF1编码Rd Rp,与Partitiviradae科中病毒相似。ORF2编码功能未知蛋白,与已知Partitiviradae科中病毒未知蛋白具有相似性。ORF3和ORF4与已知病毒序列无同源性。从菌株LS-1中可提取到直径约36-40nm的病毒粒子,且病毒粒子中提取核酸显示其含有ds RNA-S类的4条带。因此推断,LS-1中只有病毒Cg PV1形成病毒粒子,且包裹ds RNA-S,并进一步证明ds RNA-S类的4条带都属于Cg PV1的基因组。进化分析显示Cg PV1归属于Partitiviradae科,为一种新的非典型双分病毒。(3)通过病毒消除、水平转移等初步验证了LS-1中病毒功能。通过原生质体再生获得衍生菌株LS-1-Y41(含有病毒Cg RV1和Cg PV1),LS-1-Y42(含有Cg PV1)和LS-1-Y42-26(Virus-free)。通过生物学比较发现与LS-1-Y41和LS-1-Y42-26相比,LS-1和LS-1-Y42表现衰退表型,显微观察发现菌丝扭曲稍畸形,且致病力明显较弱;经平板对峙将Cg PV1水平转移至另一个无毒胶孢炭疽菌株SYGJ3-1中。发现Cg PV1的侵染能引起SYGJ3-1菌丝生长减缓。综上所述,Cg PV1能影响寄主及其它胶孢炭疽菌生长,使寄主表现出衰退表型。并且推断LS-1中病毒存在相互作用,当Cg V1,Cg RV1和Cg PV1共同存在和Cg PV1单独存在时,寄主表型衰退,但当Cg RV1与Cg PV1共同存在时,菌株表型正常。本研究扩展了我们对胶孢炭疽病菌中病毒多样性的认识,为挖掘真菌病毒生防资源提供了重要材料。