煙粉虱唾液腺和卵巢在傳播雙生病毒中的作用.pdf

1、雙生病毒科（Geminiviridae）是植物病毒中的第二大科，也是唯一一類具有孿生顆粒形態(tài)和單鏈環(huán)狀DNA基因組的病毒，可在番茄、棉花和木薯等多種經(jīng)濟(jì)作物上引起毀滅性的危害。雙生病毒主要的傳播介體是煙粉虱Bemisia tabaci，通常煙粉虱種群的暴發(fā)往往伴隨著雙生病毒病的流行。探索煙粉虱如何傳播雙生病毒，有助于揭示雙生病毒病流行的過程及機(jī)理。本文以兩種入侵性極強(qiáng)的Middle East Asia Minor1(MEAM1)和Med

2、iterranean(MED)煙粉虱為研究對象，研究了兩種雙生病毒番茄黃曲葉病毒（Tomatoyellow leaf curl virus，TYLCV）和中國番茄黃曲葉病毒（Tomatoyellow leaf curl China virus，TYLCCNV）經(jīng)由這兩種煙粉虱傳播的生理和分子機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)TYLCV在MEAM1煙粉虱中腸、卵巢以及唾液腺的分布
　　通過免疫熒光技術(shù)在MEAM1煙粉虱中腸定

3、位TYLCV外殼蛋白(coat protein，CP)發(fā)現(xiàn)，TYLCV信號在中腸分布較廣，而且在濾室部位富集。在卵巢中定位病毒發(fā)現(xiàn)，病毒主要在分布在煙粉虱成熟的卵子中，而未成熟的卵巢管中未見病毒分布;在唾液腺中定位病毒發(fā)現(xiàn)，病毒主要分布在唾液腺中間區(qū)域的幾個細(xì)胞，其他區(qū)域僅見少量病毒信號。以上結(jié)果明確了TYLCV在煙粉虱這三個重要器官中的分布情況。
　　(2)MEAM1和MED煙粉虱特異性傳播TYLCV和TYLCCNV的機(jī)制

4、>　　通過傳毒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MEAM1可以傳播TYLCV和TYLCCNV，而MED僅可以傳播TYLCV，不能傳播TYLCCNV。比較MEAM1和MED煙粉虱對TYLCCNV的獲取和存留能力發(fā)現(xiàn)，MED獲取和存留TYLCCNV的能力甚至強(qiáng)于MEAM1，說明二者獲取和存留病毒能力的差異并不是導(dǎo)致MED不能傳播TYLCCNV的原因。通過檢測MED體內(nèi)是否存在TYLCCNV循環(huán)的屏障，發(fā)現(xiàn)病毒能以較低的效率進(jìn)入MED的唾液腺但是不能隨唾液分泌出來。

5、為了研究病毒CP是否也參與了MED特異性地傳播TYLCV和TYLCCNV，將TYLCV與TYLCCNV的CP氨基酸序列中差異較大的部分進(jìn)行了互換，發(fā)現(xiàn)重組CP后的TYLCCNV變得可以被MED傳播，而重組CP后的TYLCV則變得幾乎不能被MED傳播。煙粉虱唾液腺也參與了這兩種重組病毒的特異性傳播。觀察TYLCV和TYLCCNV在MED煙粉虱唾液腺內(nèi)的動態(tài)變化發(fā)現(xiàn)，TYLCV在煙粉虱獲毒的初始3-12h內(nèi)，分布于整個唾液腺，獲毒12-24

6、 h之間，病毒逐漸集聚在唾液腺的中間區(qū)域。獲毒36-72 h后，TYLCV僅分布于唾液腺中間沿唾管分布的細(xì)胞，病毒在唾液腺其它部位分布極少。而TYLCCNV在MED煙粉虱獲毒的初始4-12h內(nèi)，僅有少量病毒信號分布于唾液腺的邊緣，獲毒24-72 h之后，病毒逐漸消失。這兩種病毒在MEAM1煙粉虱唾液腺內(nèi)的運(yùn)動動態(tài)與TYLCV在MED唾液腺中的類似。以上結(jié)果表明了煙粉虱的唾液腺和雙生病毒的CP共同決定了病毒傳播的特異性。
　　(3)

7、MEAM1和MED垂直傳播TYLCV的生理和分子機(jī)制
　　免疫熒光定位發(fā)現(xiàn)TYLCV僅進(jìn)入MEAM1煙粉虱成熟的卵子，推測TYLCV垂直傳播的效率可能與煙粉虱卵巢的發(fā)育成熟度有關(guān)。進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)發(fā)育成熟的煙粉虱卵巢中的病毒含量顯著高于未成熟的卵巢。隨著煙粉虱日齡的增加，其垂直傳播TYLCV的效率也顯著增加，而且經(jīng)垂直傳播獲毒的F1代成蟲也能侵染健康的植物。煙粉虱卵巢的發(fā)育成熟度與卵黃原蛋白(vitellogenin，Vg)密切相關(guān)

8、，Vg基因在羽化5天之內(nèi)的煙粉虱體內(nèi)的表達(dá)量都維持在一個很低的水平，在羽化11d左右會逐漸達(dá)到最高水平。免疫定位Vg和TYLCV CP在MEAM1和MED煙粉虱卵巢中的分布發(fā)現(xiàn)二者是完全共定位的。分別用TYLCV CP和Vg的單克隆抗體進(jìn)行免疫共沉淀驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，CP抗體可以將攜毒煙粉虱總蛋白中的Vg沉淀下來，Vg抗體也可以將攜毒煙粉虱總蛋白中的TYLCV CP沉淀下來，說明二者在煙粉虱體內(nèi)互作。通過飼喂煙粉虱Vg的抗體方法阻礙病毒與Vg結(jié)

9、合，發(fā)現(xiàn)飼喂抗體后，病毒垂直傳播的效率降低。以上結(jié)果表明TYLCV垂直傳播的效率與煙粉虱的卵巢發(fā)育進(jìn)程有關(guān)，煙粉虱的卵黃原蛋白Vg可以幫助TYLCV垂直傳播至下一代。
　　綜上所述，本研究闡明了兩種病毒在煙粉虱體內(nèi)的分布情況，揭示了兩種病毒經(jīng)由煙粉虱MEAM1和MED隱種特異性傳播以及經(jīng)卵垂直傳播的重要生理和分子機(jī)制。這些研究結(jié)果加深了對煙粉虱傳播雙生病毒機(jī)制的認(rèn)識，為進(jìn)一步揭示煙粉虱傳雙生病毒的分子機(jī)制、研發(fā)阻礙煙粉虱傳毒的新方