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无义介导的mRNA降解机制(nonsense-mediated mRNA decay,NMD)是一种mRNA监控机制,能降解含有提前终止密码子的mRNA,避免异常mRNA翻译成蛋白后对生物体造成危害。烟草花叶病毒属(Tobamovirus)病毒为正单链RNA病毒,基因组具有数个ORF,能产生长的3’UTR区域,可能成为NMD的作用底物。目前,关于NMD识别、降解植物病毒RNA的现象与机制的报道仍比较少。为研究NMD是否能调控病毒RNA,并对病毒的侵染造成影响,本研究分析NMD途径关键基因Upf在烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)和辣椒轻斑驳病毒(Pepper mild mottle viru,PMMoV)侵染过程中的作用。Upf1是NMD途径中识别阶段的重要蛋白。系统沉默Upf1不会对植株的正常生长发育造成明显的表型缺陷。系统(局部)沉默Upf1后摩擦接种TMV,接种叶上荧光斑点相对于对照组更早出现,荧光点的密度、亮度和强度也都高于对照组,且病毒RNAs和蛋白的积累量都相应增多。结果表明Upf1沉默可能促进了TMV的侵染。为进一步确认Upf与Tobamovirus属病毒的关联,本研究系统(局部)沉默Upf1、Upf2、Upf3基因后摩擦接种PMMoV,Upf沉默植株荧光亮度均高于对照植株,且沉默植株病毒蛋白积累量、病毒RNAs的总基因组和亚基因组的积累也都相应增多。由此可知,沉默Upf基因可能促进PMMoV的侵染。为确认Upf基因参与的NMD途径对PMMoV的调节作用,分别构建PMMoV各亚基因——sgRNA1(sgRNA-CP)与sgRNA2(sgRNA-UTR)载体。将sgRNA-CP、sgRNA-UTR分别将MP和CP基因替换成GFP将构建载体分别与Upf局部沉默载体共浸润,结果表明各Upf基因沉默导致sgRNA-CPRNA与GFP蛋白量增加,而sgRNA-UTR无明显差异。结果表明,沉默Upf基因能够促进PMMoV亚基因组sgRNA-CP的积累,而对PMMoV亚基因组sgRNA-UTR的积累无明显作用。综上所述,本研究表明Upf基因参与的NMD途径可能调节Tobamovirus属病毒的侵染过程;该属病毒亚基因组sgRNA1可能为NMD途径的作用底物。