番茄免疫受体蛋白Sw-5b与番茄斑萎病毒移动蛋白NSm互作分子机制研究开题报告

 2023-02-15 10:16:48

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt virus,TSWV)隶属于布尼亚病毒科(Bunyaviridae),番茄斑萎病毒属(Tospovirus),广泛分布于亚热带、热带和温带地区[1]。Tospovirus最早发现于澳大利亚,可以侵染包括烟草、大豆、番茄、花生、辣椒、莴苣、菊花、凤仙花等 84个科 1090种植物,是世界危害最大的十种植物病毒之一。该病毒以蓟马为媒介传播,可在蓟马体内自行复制增殖。在所有的蓟马中,西花蓟马(Frankliniella occidentalis)[2]是传播效率最高的传媒。中国于2003 年检测出西花蓟马,之后随着西花蓟马危害范围逐年扩大,番茄斑萎病毒在四川、云南、广州等地多种园艺植物上发现。目前由于市面上的杀虫剂未能有效的对西花蓟马进行防治,所以利用基因工程技术培育抗病品种则是更加有效的方法。而培育抗病品种则首先需要对植物抗病基因及抗病基因与病毒的作用机制有所了解。

在对众多的抗性基因筛选过程中,经历比较长的一段时间的工作后,发现Sw-5抗性基因是具有较广谱的抗性,且抗性比较稳定,易于作为基因工程所需的原材料,使植物获得对番茄斑萎病毒的抗性。Sw-5是显性基因,位于第九条染色体的长臂靠近端粒的位置,在对该基因进行研究时发现,在该位点有两个高度同源的候选基因,从而被命名为 Sw-5a和 Sw-5b,通过转基因对二者进行研究后发现 Sw-5b是介导抗性的关键基因,该基因属于 CC (coiled coil)- NB (nucleotide binding)- ARC (adaptor shared among APAF-1, R proteins, and CED-4)-LRR (leucine-rich repeat)的R基因类型抗性基因[3-4],同属于该类的抗性基因还有 Mi( 抗根结线虫基因)、I2( 抗枯萎病基因)、RPM1( 拟南芥抗假单胞菌基因) 、Rx( 抗 PVX基因) 等R基因,其抗性通常在侵染位点产生过敏性细胞死亡反应(hypersensitive response,HR)[5]

番茄斑萎病毒与其它布尼亚病毒科侵染人和动物的病毒类似的特点,番茄斑萎病毒是被囊膜包裹的具有三个基因组的RNA病毒,基因组从大到小分别为LRNA、MRNA和SRNA,每个RNA片段末端约65个核苷酸系列互补,形成一个锅柄状结构。其中,由MRNA正义链编码的非结构蛋白NSm是唯一一种该科其它动物病毒所不能编码的蛋白,被认为是Tospoviru适应植物的结果[6]。Kormelink等(1994)首次提取和纯化了NSm,利用免疫标记等方法证明了NSm参与了病毒的胞间运动(cell-to-cell movement)[7],Storms等(1995)将NSm表达于黄花烟原生质体和Tn细胞,免疫荧光标记证明了NSm能在原生质体和昆虫细胞表而形成管状结构[8],Lewandowski和Adkins(2005)利用运动缺陷型的烟草花叶病毒(TMV)载体重组NSm,能够互补运动缺陷的TMV在细胞间运动并进行长距离运输,而且在原生质体中也发现有管状结构的形成[9]。这些都与豇豆花叶病毒(CPMV)运动蛋白(MP)的功能相类似[10],表明NSm蛋白具有植物病毒运动蛋白的典型特征,因此被公认为该属病毒的运动蛋白。

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2. 研究的基本内容和问题

1. 建立用于检测蛋白质体内互作的荧光双分子互补体系;

2. 利用该体系解决科学问题,即Sw-5b与NSm体内是否互作?Sw-5b哪些功能域与NSm互作等

3. 研究的方法与方案

研究方法:

利用荧光双分子标记技术,对番茄斑萎病毒移动蛋白NSm与植物免疫受体蛋白Sw-5b的相互作用进行分析。

技术路线:

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4. 研究创新点

目前植物免疫受体与效应蛋白的相互作用检测手段较为常用的是免疫共沉淀、GST pull down以及酵母双杂交体系,荧光双分子互补技术能够直观、快速的检测蛋白质在活细胞中的相互作用情况。

5. 研究计划与进展

2016年9月-2016年12月

1.TSWV Nsm构建到pSPYNE-35S(35S-NE)

TSWV Nsm构建到pSPYCE-35S(35S-CE)

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