草莓和柑橘中新類病毒的發現及其致病機制研究

《草莓和柑橘中新類病毒的發現及其致病機制研究》是依託中國科學技術大學，由吳清發擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：草莓和柑橘中新類病毒的發現及其致病機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳清發
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

類病毒是一類能夠引發許多農作物疾病的重要病原體。我們新近發展了一種利用類病毒小RNA相互重疊的特徵來發現新類病毒的方法，能發現與已知類病毒沒有序列相似性的全新類病毒。我們的方法克服了傳統發現新類病毒方法的技術瓶頸，將可能促進在許多物種中發現新類病毒。我們計畫以繁殖性生長且具有未定性的疾病或疾病複合體的草莓和柑橘為研究對象，構建這些樣本的小RNA文庫，通過深度測序獲取小RNA的序列，然後通過我們發展的軟體PFOR發現候選新類病毒，並套用實驗手段驗證候選新類病毒的存在。我們還將以在草莓和柑橘中新發現的候選類病毒和前期工作中已發現的4個柑橘候選類病毒為研究對象，構建它們的侵染性克隆，研究它們的自我複製和致病機制。通過本課題研究，我們將從草莓和柑橘樣本中發現全新的類病毒，並完成它們病毒致病機制的初步分析，對我國草莓和柑橘植物疫病的診斷和防治具有重要意義；同時為研究類病毒的起源進化機制提供研究基礎。

結題摘要

RNA沉默是植物抵禦病毒和類病毒感染的一種主要的防禦機制，並在細胞內形成來源於病毒或類病毒來源的小RNA。這些小RNA相互重疊，能通過生物信息學方法組裝成較長的序列，從而便於後續的分析來鑑定發現新的病毒和類病毒。本課題在項目組成員前期開發的用於鑑定植物病毒的vdSAR方法和鑑定植物類病毒PFOR方法基礎上，進一步最佳化這些軟體，並套用這些方法策略來分析未定性的疾病或疾病複合體的植物樣本，來鑑定發現新的病毒和類病毒。主要研究內容和研究成果包括：（1）針對PFOR軟體分析耗時過長的問題，採用C++語言中OpenMP多執行緒並行處理方案對PFOR進行重新編程，並植入SLS程式，使得PFOR2不僅在運行速度上大大提高，而且不僅局限於分析小RNA數據，也適合對RNAseq數據進行分析處理。（2）以100多年樹齡的葡萄樹為研究對象，分析發現4個已知類病毒HpSVd、GYSVd-1、GYSVd-2和AGVd，並且發現一個長度為328nt新類病毒GLVd。通過實驗驗證了GLVd環狀性質及其在葡萄樹中具有自我複製的能力。系統發育分析表明GLVd與CVd-VI的進化關係最近，是隸屬於蘋果銹果類病毒屬的新成員。 (3) 以具有蘋果銹果病症狀的蘋果樹為研究對象，分析發現該樣本不僅含有已知類病毒ASSVd，同時還發現一個長度為434nt的全新的環狀RNA。 通過實驗驗證了該RNA的其環狀特性和其核酶的體外自切活性，但目前未能驗證其侵染性活性，因此這個環狀RNA暫被命名為AHVd-like RNA。(4) 通過分析錦紫蘇樣本，鑑定了兩個已知類病毒CBVd1和CBVd5，並發現一個二級結構為桿狀的全新的候選類病毒序列。(5) 通過分析表現黃化病的海南檳榔樣本，鑑定了隸屬Velarivirus屬的新病毒APV1。（6）通過分析具有黃化症狀的草莓樣本，鑑定了屬於甲型線形病毒科的新病毒SMYEaV1。 (7) 對利用高通量測序和生物信息學分析鑑定發現植物病毒和類病毒文獻進行了系統總結，並在Annu Rev Phytopathol 雜誌上發表了該綜述。通過本課題研究，我們最佳化了發現植物病毒和類病毒的方法，發現了一些重要植物的新病毒和類病毒，並在Plos pathogens、Annu Rev Phytopathol、Arch Virol等雜誌上發表了6篇SCI論文。