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基本信息
- 項目名稱：
- 我國馬鈴薯Y病毒高致病性新株系的發(fā)現(xiàn)及其分子特征研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 馬鈴薯Y病毒是馬鈴薯中危害最重的病毒，近年來在歐洲、美洲又發(fā)現(xiàn)了一些新的高致病性變異株系，可使馬鈴薯塊莖壞死，嚴(yán)重影響馬鈴薯品質(zhì)。而這些新株系在我國未見研究，給我國馬鈴薯生產(chǎn)帶極大的潛在威脅。本研究綜合采用傳統(tǒng)生物學(xué)方法、血清學(xué)技術(shù)、基因克隆與分子變異分析、生物信息學(xué)技術(shù)等方法證明PVYN:O株系和PVYNW株系在我國已有發(fā)生，并自主建立了一套PVY全部株系的分子鑒定方法。為我國PVY的防治提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
- 詳細(xì)介紹：
- 馬鈴薯Y病毒（potato virus Y, PVY）是馬鈴薯中分布最廣、危害最重的病毒之一。PVY是RNA病毒，在自然條件下極易發(fā)生基因重組或突變而產(chǎn)生新的變異株系。近年來，歐洲、美洲相繼發(fā)現(xiàn)了馬鈴薯Y病毒一些新的高致病性變異株系。這些新株系不但可使馬鈴薯塊莖退化變小，降低產(chǎn)量，而且可使馬鈴薯塊莖出現(xiàn)壞死斑，嚴(yán)重影響了馬鈴薯的品質(zhì)。目前，這些新株系在我國馬鈴薯上是否發(fā)生以及發(fā)生情況均未見研究，這給馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展帶來較大的安全隱患，為此開展了本項研究。 首先，利用馬鈴薯田間癥狀表現(xiàn)、接種鑒別寄主、酶聯(lián)免疫吸附法對我國馬鈴薯上的PVY株系種類進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)利用上述方法無法對PVY的株系進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定。 因此，我們利用多種核苷酸序列分析軟件探明了PVY各株系間的分子變異特征，并首次提出了依據(jù)p1基因和cp基因序列聯(lián)合分析的PVY株系鑒定方法。其準(zhǔn)確度可達(dá)到95.45%。 然后，我們克隆并測定了河南省鄭州市、信陽市、盧氏縣PVY分離物的p1基因和cp基因序列，并被國際權(quán)威核酸序列數(shù)據(jù)庫Genbank收錄。并利用上述自己建立的PVY株系鑒定方法，對我國上述PVY分離物進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)鄭州市、信陽市PVY分離物為PVYN:O株系，盧氏縣PVY分離物為PVYNW株系，并且盧氏縣PVYNW株系與歐洲、美洲地區(qū)報導(dǎo)的各株系間存在較高的分子變異性，表現(xiàn)出明顯的地域特征，推測該株系應(yīng)該是在我國通過基因重組演化而來的。 上述研究表明我國PVY已通過基因重組生產(chǎn)了新的高致病性株系，在理論研究和病毒防治策略的制定中均應(yīng)給予高度重視，以確保馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：探明我國馬鈴薯田間PVY高致病性新株系的類型及分子特征，為PVY的防治提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。 思路：首先對PVY發(fā)病情況進(jìn)行調(diào)查，分析其發(fā)病嚴(yán)重的原因。在傳統(tǒng)生物學(xué)和血清學(xué)鑒定基礎(chǔ)上，利用分子生物學(xué)方法建立依據(jù)p1和cp基因聯(lián)合鑒定PVY新株系的方法。然后克隆了河南PVY分離物p1和cp基因。最后利用建立的新方法對上述分離物進(jìn)行鑒定，證明我國已有N：O株系，且系我國單獨演化而來。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 研究方法科學(xué)先進(jìn)。目前，PVY株系的分子鑒定均采用單基因序列分析進(jìn)行。本研究證明該方法的鑒定結(jié)果不準(zhǔn)確，并依據(jù)p1和cp基因聯(lián)合分析建立了更為準(zhǔn)確的PVY株系鑒定新方法，其準(zhǔn)確度可達(dá)95.45%。綜合運用傳統(tǒng)生物學(xué)、免疫學(xué)和分子生物學(xué)等方法對我國馬鈴薯田間PVY株系進(jìn)行鑒定，證明PVY高致病性新株系N:O株系在我國馬鈴薯田間已有發(fā)生。 上述研究成果在我國尚屬首次報道。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 實際應(yīng)用價值 1．本研究為馬鈴薯Y病毒的防治提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。 2．本研究建立的PVY分子鑒定技術(shù)在黑龍江農(nóng)墾總局的應(yīng)用，帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。實踐證明，該技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景。 現(xiàn)實意義 研究證明N:O和NW株系在我國已有發(fā)生，這就要求在將來的病毒監(jiān)控中必須對這些新株系進(jìn)行檢測和鑒定，從而避免“因漏檢”而造成的病害大流行，進(jìn)而保障我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 馬鈴薯Y病毒（PVY）是馬鈴薯中危害最重的病毒之一。PVY在自然條件下極易發(fā)生基因重組或突變而產(chǎn)生新的變異株系。近年來在歐美地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了一些具有高致病性的新的PVY變異株系，它們可引起馬鈴薯塊莖壞死，嚴(yán)重影響馬鈴薯品質(zhì)。目前，這些PVY新株系在我國馬鈴薯上是否出現(xiàn)以及其發(fā)生情況均未見報導(dǎo)，為此開展如下研究： 1. 利用馬鈴薯田間癥狀表現(xiàn)、接種鑒別寄主、酶聯(lián)免疫吸附法對我國馬鈴薯上的PVY株系種類進(jìn)行了分析。 2. 探明了PVY各株系間的分子變異特征，首次提出了依據(jù)p1和cp基因序列聯(lián)合分析的PVY株系鑒定方法。 3. 克隆并測定了河南省三個地區(qū)的PVY分離物的p1和cp基因序列，并被國際權(quán)威核酸序列數(shù)據(jù)庫Genbank收錄。 4. 利用上述自己建立的PVY株系鑒定方法，對我國上述PVY分離物進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)了N:O、NW株系，并且NW株系與歐美地區(qū)報導(dǎo)的各株系間存在較高的分子變異性，表現(xiàn)出明顯的地域特征，推測該株系應(yīng)該是在我國通過基因重組演化而來的。 上述研究表明我國PVY已通過基因重組生產(chǎn)了新的高致病性株系，在理論研究和病毒防治策略的制定中均應(yīng)給予高度重視。
獲獎情況
- 1. 河南省第七屆”挑戰(zhàn)杯”一等獎作品 2. 克隆的10條基因序列在國際核酸序列數(shù)據(jù)庫Genbank中登錄并公布 3. 在核心期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文3篇 （1）何宏業(yè)，侯志鵬，朱法月，周瑩瑩.河南省馬鈴薯Y病毒的發(fā)生情況與分子特征[J] .河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009 （2）吳興泉，劉曉磊，陳士華，侯志鵬，何宏業(yè)，朱法月，周瑩瑩.山西省馬鈴薯Y病毒cp基因的克隆[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（2）：510-511 （3）吳興泉，劉曉磊，陳士華，侯志鵬.山西省馬鈴薯Y病毒p1基因的克隆與序列分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，5：116-118
鑒定結(jié)果
- 本項目研究成果正在申請進(jìn)行河南省省級科技成果鑒定，目前已獲得省科技廳批準(zhǔn)，將在近期召開鑒定會。
參考文獻(xiàn)
- 具有參考價值的現(xiàn)有技術(shù)： 目前，PVY的檢測與鑒定技術(shù)主要以下幾種： 1.接種鑒別寄主，通過鑒別寄主的癥狀表現(xiàn)進(jìn)行鑒定。 2.血清學(xué)鑒定，主要采用ELISA法進(jìn)行。 3.分子生物學(xué)方法，主要RT-PCR法、核酸雜交法等方法。 主要參考文獻(xiàn)： [1] 三種馬鈴薯Y病毒屬病毒的分子特性[D]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，碩士論文，2006年 [2]劉金亮. 四種馬鈴薯Y病毒屬病毒的分子變異及HC-Pro結(jié)構(gòu)對抑制RNA沉默的影響[D]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，博士論文，2007年 [3]Chikh AM, Maoka T, Natsuaki KT. A point mutation changes the serotype of a potato virus Y isolate; genomic determination of the serotype of PVY strains. Virus Genes, 2007, 35(2):359-367 [4] Nie X, Singh RP. A new approach for the simultaneous differentiation of biological and geographical strains of Potato virus Y by uniplex and multiplex RT-PCR. J Virol Methods, 2002, 104:41–54 [5] Nie X, Singh RP. Evolution of North American PVYNTN strain Tu 660 by mutation rather than recombination. Virus Genes, 2003, 26: 39-47 [6] Piche LM, Singh RP, Nie X, et al. Diversity among PVY field isolates obtained from potatoes grown in the United States. Phytopath., 2004, 94:1368-1375
同類課題研究水平概述
- 國外研究現(xiàn)狀： 近年來歐美地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一系列具有高致病性的PVY新株系，包括： NTN、NW、N:O等株系。它們都是由PVY原有株系通過基因重組或突變產(chǎn)生的，不但可引起馬鈴薯退化、降低馬鈴薯產(chǎn)量，并可引起馬鈴薯塊莖壞死，在馬鈴薯塊莖的內(nèi)部或外部引起壞死斑，嚴(yán)重影響馬鈴薯的品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)價值。 有研究證明NTN變異株系是由O株系和N株系通過基因重組產(chǎn)生，而Nie在2003年研究發(fā)現(xiàn)一株可引起塊莖壞死的株系是通過基因突變產(chǎn)生。 2008年，Lorenzen等對最初鑒定為NA-NTN株系的PVY NE-11分離物全基因組進(jìn)行序列分析，證明該分離物基因組已具有自己獨特的分子特征，可能是PVY又一個新的株系類型。2008年，Ogawa等證明NTN株系在日本出現(xiàn)，并證明了NTN株系的日本分離物、歐洲分離物、美洲分離物間彼此均存在明顯的分子變異性，證明NTN的系統(tǒng)進(jìn)化存在明顯的地域特征。 NW株系和N:O株系在煙草和馬鈴薯上可產(chǎn)生與N株系相似癥狀，但該株系卻具有O株系典型的外殼蛋白基因，具有O的血清型。這兩個株系也可由O株系和N株系通過基因重組或基因突變產(chǎn)生。近來有研究表明一些N:O株系分離物也可引起非典型的馬鈴薯塊莖壞死癥狀，但與NTN株系相比癥狀較輕。 PVY的各種新株系不但致病力更強(qiáng)，而且傳播更為迅速，新的流行疫區(qū)不斷出現(xiàn)，在一些國家已經(jīng)成為PVY的主要流行株系。由于PVY的很多株系間具有相同的血清型或生物學(xué)特性，單獨利用免疫學(xué)技術(shù)和鑒別寄主對各株系均無法進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒定。以RT-PCR為代表的分子鑒定技術(shù)由于所選擇的目標(biāo)DNA分子標(biāo)記還不知道是否與PVY的生物學(xué)特性具有相關(guān)性，因此，也可能在PVY株系鑒定中出現(xiàn)誤判。要實現(xiàn)對PVY不同株系進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與鑒定、更好的理解PVY不同株系產(chǎn)生原因，必須在全基因組水平上對發(fā)生重組的基因進(jìn)行研究。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀： 馬鈴薯已有上百年的種植歷史，PVY分布廣泛，且存在株系分化現(xiàn)象。郭興啟（2001年）和李鵬（2006年）克隆鑒定了N株系cp基因介導(dǎo)的煙草抗病性。王秀芳（2003年）和吳志明（2005年）分別證明PVY山東和河北分離物為O株系。 通過查新可知，目前關(guān)于我國馬鈴薯田間PVY新株系的發(fā)生情況及分子特征均未見系統(tǒng)的研究報導(dǎo)，這給我國病害的防治帶來了很大的障礙。為此，我們進(jìn)行了本項目研究。
