水稻条纹叶枯病毒在其昆虫介体灰飞虱中的垂直传播和水平传播的机理

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水稻条纹叶枯病毒(Rrice stripe virus,RSV)属于纤细病毒属(Tenuivirus),是由其介体灰飞虱传播的一种重要的水稻病害病原。灰飞虱以持续增殖型方式传播RSV,除了在昆虫个体之间通过噬咬感病水稻传播(水平传毒),和经卵传播给灰飞虱后代(垂直传毒)。RSV不能通过摩擦或其他人工接种方式侵染水稻,可见昆虫介体对RSV的传播过程并非简单的携带和制造伤口,而是涉及到介体和病毒间的互作。  本研究主要内容包括:⑴经卵传播。卵黄蛋白原(Vg)是一种雌性特异表达蛋白,在昆虫卵巢发育时期大量表达。Vg主要由昆虫的脂肪体细胞合成,经过血淋巴运输到昆虫卵巢内,进入卵巢的Vg被剪切成为成熟的卵黄蛋白,卵黄蛋白的主要功能是为胚胎发育提供营养。我们发现,RSV对卵巢的侵染是伴随着Vg的大量表达发生的,当Vg没有进入卵巢时,卵巢不会被RSV感染,当Vg大量表达并运输进入卵巢中时,卵巢才会被RSV感染。体内和体外的蛋白互作实验表明,Vg能和RSV外壳蛋白(pc3)结合。荧光共聚焦显微镜观察结果显示,RSV和Vg最先出现在卵巢管生殖区的顶部接近端丝的区域,然后逐渐积累弥漫到整个生殖区。免疫电子显微镜观察结果显示,在生殖区的营养细胞中,部分RSV依然结合在卵黄球上,部分RSV脱离了卵黄蛋白。荧光显微镜可以观察到生殖区内的RSV可以沿连接生殖区和卵母细胞的营养丝向卵巢管中卵母细胞扩散。使用注射dsRNA技术干扰昆虫体内Vg基因和Vg受体基因(Vgr)的表达,可以抑制病毒向卵巢中传播的过程。上述实验结果证明,RSV可能在介体昆虫体内与Vg结合,并利用Vgr介导的内吞作用进入昆虫卵巢的生殖区细胞中,最终通过连接营养细胞和卵母细胞的营养丝进入昆虫的卵母细胞。⑵水平传播。RSV的p2蛋白被证明在植物中是一种RNA沉默的抑制子,但其在昆虫宿主体内的功能还不清楚。我们发现,在带毒灰飞虱体内,p2主要定位到唾液腺中,并且有规律地聚集在收集和运输唾液的微管中。干扰带毒虫中 p2基因的表达不影响病毒在昆虫体内的增殖,却减少了唾液腺中的RSV的水平,并且带毒灰飞虱水平传播RSV的效率显著下降。上述实验结果显示: RSV p2蛋白可能协助RSV突破唾液腺屏障,并在灰飞虱向水稻传毒过程中起重要作用。
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