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锦葵脉明病毒中国蜀葵分离物cp基因序列分析



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA 
收稿日期: 2016 ̄08 ̄03ꎻ 修回日期: 2016 ̄09 ̄27
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(No. 31540050)ꎻ公益性行业(农业)科研专项(201303028)
通讯作者: 牛颜冰ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要从事分子植物病毒学和中药 GAP 研究ꎻ E ̄mail: niuyanbingbest@163.com
第一作者: 杨 锋ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事分子植物病毒学研究ꎻ Tel: 184 ̄0498 ̄1107ꎻE ̄mail: yangfenggoodluck@163.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.000094
锦葵脉明病毒中国蜀葵分离物 cp基因序列分析
杨 锋ꎬ牛二波ꎬ王德富ꎬ牛颜冰∗
(山西农业大学生命科学学院ꎬ太谷 030801)
摘要:本研究利用双链 RNA(double ̄stranded RNAꎬdsRNA)和非序列依赖性 PCR扩增技术( sequence ̄independent amplifica ̄
tionꎬSIA)对表现出条斑症状的感病蜀葵进行了病原鉴定ꎬ结果发现侵染蜀葵的病原为锦葵脉明病毒(Malva vein clearing
virusꎬMVCV)ꎬ这是锦葵脉明病毒在国内首次报道ꎮ 为进一步明确锦葵脉明病毒中国蜀葵分离物(MVCV ̄AR)的来源及进
化关系ꎬ克隆获得其外壳蛋白(coat proteinꎬcp)基因(GenBank登录号为 KX619649)ꎮ 通过与其他 MVCV分离物的核苷酸
及氨基酸序列比对分析可知ꎬMVCV ̄AR与 Mexico的 tomato分离物(FJ561293)的核苷酸同源性最高为 90.5%ꎻ与来自 Ita ̄
ly的 DS ̄Ba ̄01分离物(FM212972)的氨基酸同源性最高为 98.3%ꎮ 系统进化分析表明ꎬMVCV ̄AR 与 DS ̄Ba ̄01 分离物聚
为一簇ꎬ形成独立的分支ꎮ
关键词:蜀葵ꎻ 锦葵脉明病毒ꎻ 病原鉴定
Sequence analysis of cp gene of Malva vein clearing virus Althaea rosea isolates in
China  YANG Fengꎬ NIU Er ̄boꎬ WANG De ̄fuꎬ NIU Yan ̄bing  (College of Life Sciencesꎬ Shanxi Agricultural
Universityꎬ Taigu 030801ꎬ China)
Abstract: To identify the potential viruses that may cause Althaea rosea streak diseaseꎬ the genomic dsRNA
was extractedꎬ followed by sequence ̄independent amplification (SIA) . Results showed that Malva vein clearing
virus (MVCV) was the pathogen causing the symptom in the diseased plant. This is the first report of Malva
vein clearing virus naturally occurring in China. To further characterize this isolateꎬ the cp gene of MVCV ̄AR
were cloned and sequenced (GenBank accession number: KX619649) . Sequence alignment between MVCV ̄AR
and other MVCV isolates showed that MVCV ̄AR shares the highest identities of 90.5% with tomato isolates
(FJ561293) from Mexico at the nucleotide levelꎬ and 98.3% identity with DS ̄Ba ̄01 isolate (FM212972) from
Italy at the amino acid level. Phylogenetic analysis suggested that MVCV ̄AR and DS ̄Ba ̄01 clustered together
and formed an independent branch.
Key words: Althaea roseaꎻ Malva vein clearing virusꎻ pathogen identification
中图分类号: S432. 41          文献标识码: A         
    蜀葵为锦葵科蜀葵属二年生草本植物ꎬ具有观
赏、药用、食用等诸多价值ꎬ在全国各地均有栽培ꎮ
蜀葵的花朵大、花期长ꎬ花色有红色、白色和粉色ꎬ
是园艺布局中常见的观赏花卉ꎮ 蜀葵的根、花、种
子中富含黄酮[1]、多糖[2ꎬ 3]等成分ꎬ具有抗菌、抗氧
化[4]、抗肿瘤[5]、降血糖[6]的作用ꎮ 随着蜀葵的大
规模种植ꎬ其病毒病的危害也越发严重ꎬ主要包括
小西葫芦黄花叶病毒 ( Zucchini yellow mosaic
virusꎬZYMV) [7]、蜀葵叶皱病毒 (Hollyhock leaf
crumple virusꎬ HLCrV ) [8]、蜀葵黄脉花叶病毒
( Hollyhock yellow vein mosaic virusꎬ
HoYVMV) [9]、锦葵脉明病毒(Malva vein clearing
网络出版时间:2016-09-28 13:11:01
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2184.S.20160928.1311.001.html
 
植物病理学报 47卷
virusꎬMVCV) [10]等ꎮ 其中ꎬMVCV 作为马铃薯 Y
病毒属中一员[11]ꎬ能引起锦葵叶片斑驳、明脉等症
状[12]ꎮ 朝天大槿、圆叶锦葵[13]、冬葵[14]等其他锦
葵科植物中也检测出 MVCVꎮ Pablo 等[15]于 2009
年利用 PVY属病毒的通用引物扩增获得了大小为
1 830 nt的 MVCV基因组片段ꎬ包含一个 1 542 nt
的 ORF 和 288 nt 的 3′UTRꎬ编码产生分子量约
35 kDa的病毒外壳蛋白ꎮ 2015 年ꎬParrella 等[16]也
利用分子技术从意大利锦葵分离物中扩增获得约
1 800 nt的MVCV基因组 3′端片段ꎬ由内含体复制
酶(Nuclear Inclusion protein bꎬnib)基因ꎬcp 基因
和 3′UTR组成ꎮ
2015年笔者在山西农业大学花圃中发现感病
蜀葵ꎬ叶片表面呈现斑驳黄化等症状ꎬ发病率高达
80%ꎮ 经分子生物学检测ꎬ发现蜀葵病株受到
MVCV的侵染ꎮ 目前ꎬ我国尚未有 MVCV 的相关
报道ꎮ 本研究首次在我国蜀葵中克隆获得 MVCV
的 cp基因ꎬ并分析了不同分离物间 cp 基因的核酸
及编码氨基酸序列的同源性及系统进化关系ꎬ可为
研究 MVCV 在我国的传播及遗传变异提供理论
依据ꎮ
1  材料与方法
1.1  材料
    病样叶片采自山西农业大学花圃ꎬ具有斑驳黄
化等症状ꎬ同时采集无病植株的叶片作为健康对照
(图 1)ꎬ所有样品均保存于 ̄80℃冰箱中备用ꎮ
1.2  方法
1.2.1   植物病原 dsRNA 的提取   参照 Krajaci c
等[17]和 Tzanetakis等[18]的方法并加以修改进行植
Fig. 1   Symptoms of Althaea rosea infected
by viruses
A: Healthy plant controlꎻ B: Diseased plant.
物病原 dsRNA的提取ꎬ并对提取的 dsRNA进行电
泳检测ꎮ
1.2.2  非序列依赖性 PCR 和 RT ̄PCR 检测   以
dsRNA为模板ꎬ利用随机引物 M4T 反转录得到
cDNAꎬ再用随机引物 M4 进行 SIA 检测ꎬPCR 反
应体系和程序参照 Niu 等[19]的方法进行ꎮ 利用琼
脂糖凝胶电泳检测与测序结果明确侵染蜀葵的病
毒病原后ꎬ再根据病毒 cp 基因设计特异引物进行
PCR扩增ꎮ 每次 PCR时都要以蜀葵健康叶片为阴
性对照ꎬ所用引物序列见表 1ꎮ
1.2.3  PCR产物克隆及序列分析  将扩增得到的
目的片段进行纯化回收ꎬ连接 pUCm ̄T 载体ꎬ并转
化至大肠杆菌 DH5α 中ꎬ阳性克隆通过菌液 PCR
和酶切鉴定后ꎬ随机挑选 3个目的克隆送至上海生
工公司进行测序ꎮ 对测序结果进行 Blast 比对ꎬ利
用 DNAMAN 软件对获得的序列与已报道的
MVCV 分离物的序列进行核苷酸、氨基酸同源性
分析ꎬ运用 MEGA 7 软件构建氨基酸序列的系统
进化树ꎮ
Table 1  Primers used for SIA and RT ̄PCR amplification
        Primer name Primer sequence(5′ ̄3′)
Universal primers M4T GTTTTCCCAGTCACGAC(T) 16
M4 GTTTTCCCAGTCACGAC
M13 ̄47 CGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC
RV ̄M GAGCGGATAACAATTTCACACAGG
Specific primers MVCV ̄cp ̄F GCAAAGCCCCATACATAGCT
MVCV ̄cp ̄R GTACGGGCAAAGTAAACGCA

 
      杨 锋ꎬ等:锦葵脉明病毒中国蜀葵分离物 cp基因序列分析
2  结果与分析
2.1  SIA检测
    以反转录得到的 cDNA 为模板ꎬM4 为引物ꎬ
从病样中均扩增得到长度为 1 107 bp的片段ꎬ而健
康样品中未扩增出任何片段(图 2)ꎮ 经序列比对
后ꎬ发现此片段与 MVCV 其他分离物的核苷酸同
源性高于 80%ꎬ推断感病蜀葵被 MVCV侵染ꎮ
Fig. 2  Gel electrophoresis of SIA products
M: DL 2000TM DNA markerꎻ Lane1 ̄3: Diseased
plantsꎻ CK: Healthy plant.
2.2  MVCV ̄cp序列扩增
    为进一步确认蜀葵所感染的病毒病原是
MVCVꎬ以提取的 dsRNA为模板ꎬ利用 GenBank中
登录的 MVCV ̄cp 保守序列所设计的特异性引物
进行克隆 ꎬ得到大小约1130 bp的片段 (图3 ) ꎬ
Fig. 3   Gel electrophoresis of RT ̄PCR prod ̄
ucts of MVCV ̄cp
M: DL 2000TM DNA markerꎻ Lane1 ̄4: Diseased
plantsꎻ CK: Healthy plants.
所有健康样品中均未扩增出相应片段ꎮ 经序列比
对分析ꎬ发现该序列与多个 MVCV 分离物同源性
高于 95%ꎬ因此确定侵染蜀葵的病毒病为 MVCVꎬ
并将该分离物命名为 MVCV ̄ARꎮ
2.3  MVCV ̄AR序列同源性分析及系统进化分析
    将MVCV ̄AR的 cp基因核苷酸序列及推导的
氨基酸序列与 GenBank 中登录的其他 10 个
MVCV分离物进行同源性和相似性比较分析(表
2)ꎮ 结果表明ꎬ本分离物与其他分离物之间的核
苷酸序列同源性在 87. 6% ~ 90. 5%之间ꎬ其中同
Mexico的 tomato 分离物(FJ561293)核苷酸同源
性最高为 90.5%ꎻ氨基酸序列同源性数据显示ꎬ本
分离 物 与 来 自 Italy 的 DS ̄Ba ̄01 分 离 物
(FM212972)的同源性最高为 98.3%ꎮ
Table 2  Comparison of the sequence between MVCV ̄AR and other MVCV isolates
Isolate
GenBank accession
number
Host Source
Homology of
nucleotide sequence / %
Homology of amino
acid sequence / %
01 EU884405 Malva sp. Spain 89.7 97.0
02 EU884406 Malva sp. Spain 89.8 96.6
03 EU884407 Malva sp. Spain 89.2 97.0
04 EU884408 Malva sp. Spain 89.3 97.5
05 EU884409 Malva sp. Spain 89.5 97.0
06 EU884410 Malva sp. Spain 89.8 97.5
NAKT ̄NL FJ539084 Anisodontea Netherlands 88.1 97.5
Napoli LN651191 Malvasylvesrtis Italy 87.6 97.9
DS ̄Ba ̄01 FM212972 Malvasylvestris Italy 88.8 98.3
tomato FJ561293 tomato Mexico 90.5 97.9

 
植物病理学报 47卷
Fig. 4  Phylogenetic analysis between MVCV ̄AR and other MVCV isolates
based on the CP amino acid sequences
为进一步分析本分离物的来源及进化关系ꎬ使用
MEGA7 软件ꎬ以同属西瓜花叶病毒(Waterme ̄lon
mosaic virusꎬWMV)为外群ꎬ构建本分离物 CP 的
氨基酸序列与其他分离物的系统进化树(图 4)ꎮ
从进化树上可以看出ꎬ本分离物与 DS ̄Ba ̄01 分离
物归为一簇ꎬ亲缘关系最近ꎬ其他分离物之间的进
化关系也同 Parrella等[16]的研究结果相一致ꎮ
3  讨论
锦葵脉明病毒虽具有马铃薯 Y 病毒属的典型
特征———弯曲线状病毒粒子、蚜传方式、诱导寄主
细胞质中内含体产生[20ꎬ21]ꎬ但相对于同属的其他
病毒ꎬ其寄主范围较窄ꎬ自然情况下主要侵染锦葵
科植物ꎮ 目前国内锦葵科植物病毒病主要为双生
病毒ꎬ如木尔坦棉花曲叶病毒 (Cotton leaf curl
Multan virusꎬCLCuMV) [22ꎬ 23]、云南赛葵黄脉病毒
( Malvastrum yellow vein Yunnan virusꎬ
MYVYNV) [24]ꎬ尚未见 MVCV 的病害报道ꎮ 本研
究利用 SIA 技术首次在中国的蜀葵中检测发现
MVCVꎬ并扩增获得其 cp 基因序列ꎮ 经序列比对
发现ꎬ本分离物与已报道分离物的 cp 基因核苷酸
同源性在 88.1% ~ 90.5%之间ꎬ其中与 Mexico 的
tomato分离物(FJ561293)的同源性最高为 90.5%ꎻ
而编码氨基酸的同源性在 96.6% ~ 98.3%之间ꎬ同
来自 Italy的 DS ̄Ba ̄01分离物(FM212972)的同源
性最高为 98.3%ꎮ 系统进化分析表明ꎬMVCV ̄AR
与 DS ̄Ba ̄01分离物亲缘性最近ꎮ
除本分离物之外ꎬ蜀葵中另一个 MVCV 分离
物(GQ856544)是由德国学者首次报道[10]ꎮ 2009
年ꎬW. Menzel等发现呈脉明、脉黄症状的蜀葵ꎬ并
通过电镜和分子手段证明了感病植株是由 MVCV
侵染所致ꎮ 获得分离物的基因片段大小为 1 011
bpꎬ编码产生内含体复制酶(NIb)和部分外壳蛋白
(CP)ꎮ 经 Blast比对发现ꎬ其基因序列与本研究获
得分离物的序列存在约 480 bp 的保守区域ꎬ相似
性可达 98%ꎬ而且此区域位于 CP 编码序列的上
游ꎮ 但由于序列长度的限制ꎬ很难确定二者的来源
是否一致ꎮ 目前 GenBank 中仅有 MVCV 的 cp 及
nib基因序列登录ꎬ其基因组全长序列仍无报道ꎮ
若探明 MVCV的致病机理、变异及防控ꎬ还需进一
步开展研究工作ꎮ
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责任编辑:于金枝