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Molecular identification and partial sequence analysis of Garlic latent virus infecting Allium chinense

侵染藠头的大蒜潜隐病毒分子鉴定及部分序列分析



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  43(4): 440 ̄443(2013)
收稿日期: 2012 ̄12 ̄10ꎻ 修回日期: 2013 ̄04 ̄02
基金项目: 国家农业行业专项计划(nyhyzx200903017 ̄08)
通讯作者: 王国平ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎬ主要研究方向为植物病毒学ꎻ E ̄mail: gpwang@mail. hzau. edu. cnꎮ
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研究简报
侵染藠头的大蒜潜隐病毒分子鉴定及部分序列分析
吴承春1ꎬ 洪 霓2ꎬ 刘 勇2ꎬ 徐文兴2ꎬ 王国平2∗
( 1华中农业大学理学院ꎬ 武汉 430070ꎻ 2 华中农业大学植物科学技术学院ꎬ 武汉 430070)
Molecular identification and partial sequence analysis of Garlic latent virus infecting
Allium chinense   WU Cheng ̄chun1ꎬ HONG Ni2ꎬ LIU Yong2ꎬ XU Wen ̄xing2ꎬ WANG Guo ̄ping2
( 1 College of ScienceꎬHuazhong Agricultural Universityꎬ Wuhan 430070ꎬChinaꎻ 2 College of Plant Science &TechnologyꎬHua ̄
zhong Agricultural Universityꎬ Wuhan 430070ꎬChina)
Abstract: Four Allium chinense (G. Don)samples showing viral symptoms were collected from Wuhan city of
Hubei Province in Chinaꎬ and subjected to identifying the viruses in the genus Carlavirus by RT ̄PCR using the
degenerate primers pCar ̄1( + )and M4. Nine clones of amplified products were sequenced and analyzed. The
result showed that the amplified fragment covering the 3′terminal genomic RNA was about 1 808 -1 812 nt in
length except for poly (A)ꎬ and shared a similar genomic organization with that of members in the genus Carla ̄
virus. Sequence alignment showed that they shared similarities of 77% -93% within themselves and high simi ̄
larities ranging from 75% to 82% with that of Garlic latent virus (GLV) isolates. In the phylogenetic tree ba ̄
sing on coat protein sequencesꎬ the nine clones clustered into four major groups along with other GLV isolates.
This is the first report of GLV infecting A. chinense in China. The obtained results will contribute to the further
investigation and management of the viral diseases of A. chinense plants.
Keywords: Allium chinense (G. Don)ꎻ Garlic latent virusꎻ Carlavirusꎻ molecular identification
文章编号: 0412 ̄0914(2013)04 ̄0440 ̄04
    藠头(Allium chinense G. Don)ꎬ为百合科葱
属鳞球茎多年生植物ꎬ是一种高产、高营养和具有
食疗作用的蔬菜类作物ꎬ也常作为中药材加以利用
和研究ꎮ 国内外学者对发生在葱属植物上的病毒
病原鉴定和分类做了深入研究ꎬ但针对藠头病害的
发生特点和病原鉴定研究不多ꎬ 自 Chen等[1]在我
国发病野生藠头样品中发现 2 种病毒即藠头花叶
病毒(Scallion mosaic virusꎬScaMV)和藠头 X病毒
(Scallion virus XꎬScaVX)后ꎬ国内外没有更多有关
藠头病毒病的研究报道ꎮ 由于长期无性繁殖及多
年连作ꎬ极易导致藠头病毒扩散及积累ꎬ使病毒病
害日趋严重ꎬ种苗出现严重衰退ꎮ 前期调查发现ꎬ
藠头感病后出现明显的矮缩或叶片皱缩、扭曲ꎬ有
的出现黄绿斑驳呈花叶状或褪绿条纹ꎬ病株地下鳞
茎变小、分蘖减少ꎬ还首次发现洋葱黄矮病毒(On ̄
ion yellow dwarf virusꎬOYDV)侵染ꎬ以及多种病毒
复合感染现象[2]ꎮ
本研究采用依据香石竹潜隐病毒属(Carlavi ̄
rus)成员基因组序列设计的简并引物ꎬ对侵染藠头
的病毒进行 RT ̄PCR扩增ꎬ通过对扩增产物克隆和
序列分析ꎬ首次从我国栽培的藠头上鉴定出大蒜潜
隐病毒ꎮ
 
  4 期     吴承春ꎬ等:侵染藠头的大蒜潜隐病毒分子鉴定及部分序列分析
1  材料与方法
1. 1  材料
藠头样品采自武汉市江夏区藠头种植区ꎬ为当
地主栽品种舒安大叶藠头ꎮ 田间藠头样品表现花
叶、褪绿条纹、植株扭曲等症状ꎬ编号后移栽至盆
钵ꎬ置温室内盆栽保存ꎮ
1. 2  方法
1. 2. 1  RNA 提取   参考香石竹潜隐病毒提取方
法提取病毒粗提物和 RNA[3]ꎮ
(1)病毒粗提物制备   取藠头病叶 140 gꎬ加
入 400 mL预冷 Buffer A (0. 5 mol / L 磷酸钾缓冲
液ꎬ含 0. 2 % 巯基乙醇ꎬ0. 01 mol / L EDTAꎬpH 7. 0)ꎬ
用纱布过滤ꎬ低速离心(10 000 r / min) 15 minꎻ 上
清液转移至三角瓶ꎬ 加入 PEG6000、 NaCL 和
Triton ̄X 100ꎬ分别至终浓度 6% ( W/ V )、3% (W/
V)和 1% (V / V)ꎬ冰浴搅拌 30 minꎬ使 PEG6000 完
全溶解ꎬ4℃静置 4 ~ 5 hꎬ使病毒沉淀完全ꎻ4℃ 离
心(10 000 r / min) 30 minꎬ弃上清ꎮ 沉淀重新悬浮
于 15 mL Buffer B (0. 5 mol / L 磷酸钾缓冲液ꎬ含
0. 5 mol / L 尿素ꎬ0. 01 mol / L EDTAꎬ0. 1 % 巯基
乙醇)ꎮ 离心(10 000 r / min)20 minꎬ将上清液转至
超速离心管中ꎬ重复 1 次ꎬ合并上清液于超速离心
管中ꎻ在超速离心管底部铺上 Buffer C(0. 01 mol /
L 磷酸钾缓冲液、20% 蔗糖、0. 1 % 巯基乙醇、
0􀆰 3% Triton ̄X 100)ꎬ28 000 r / min超速离心 1. 5 hꎻ
弃上清ꎬ沉淀用 2 mL 灭菌 ddH2O 溶解ꎬ离心
(10 000 r / min) 10 minꎬ取上清液ꎮ
(2)病毒 RNA提取  取病毒样品 300 μLꎬ加
10 × DNase缓冲液 40 μLꎬ加无 RNase的 DNase I 4
μLꎬ放置 2 hꎻ加入 15 μL 0. 5 mol / L EDTA、50 μL
10 × 蛋白酶 K 缓冲液、10 μL 蛋白酶 K、10 μL
10% SDS和 15 μL DEPC 水ꎬ37℃温育 2 hꎻ用等
量酚 ̄氯仿、氯仿各抽提 1 次 (12 000 r / minꎬ10
min)ꎬ取上清 400 μLꎬ加入3 mol / L NaAc (pH 5. 2)
40 μLꎬ无水乙醇 1 mLꎬ -20℃放置 2. 5 hꎻ于 4℃离
心(12 000 r / min) 20 minꎬ收集沉淀ꎬ用 70%乙醇
洗涤 1 次ꎬ干燥沉淀ꎬ加 DEPC水 40 μLꎮ
1. 2. 2  引物设计  据报道[4]的 Carlavirus 属病毒
基因组 3′末端序列ꎬ设计简并引物 pCar ̄1( + )序
列 ATGCCNCTNAMXCCXCC(其中ꎬN = A or Tꎻ
M =C or GꎻX =A ꎬTꎬC or G)ꎬ对应于浙江 GarLV
全基因组序列(AJ292226)6555 ̄6571 位点ꎬ反转录
3′端起始互补引物采用通用引物 M4 ̄T ( 5′ ̄
GTTTTCCCAGTCACGAC(T) 15  ̄3′)ꎬ用一对引物
pCar ̄1( + ) / M4 进行 RT ̄PCRꎬ扩增产物的预期大
小约 1. 8 kbꎮ
1. 2. 3  RT ̄PCR  以 RNA 为模板ꎬ采用引物 M4 ̄
T及逆转录酶 M ̄MLV 合成第一链 cDNAꎬ20 μL
反转录反应体系包括:模板 RNA 10. 5 μLꎬ引物
M4 ̄T 2 μLꎬ5 ×逆转录反应缓冲液 4 μLꎬdNTPs 2
μLꎬRNasin 0. 5 μLꎬM ̄MLV 1 μLꎮ 在 42℃水浴
1. 5 h 后加 40 μL 灭菌水ꎬ混匀后置 - 20℃备用ꎮ
25 μL PCR反应体系为:10 × PCR缓冲液 2. 5 μLꎬ
dNTPs 1 μLꎬ上游引物 2 μLꎬ下游引物 2 μLꎬcD ̄
NA 2 μLꎬ ddH2O 15. 3 μLꎬrTaq DNA 聚合酶 0. 2
μLꎮ PCR反应程序为 94℃变性 5 minꎬ然后 94℃
30 sꎬ58℃退火 30 s ꎬ72℃延伸 2 minꎬ35 个循环ꎬ最
后 72℃延伸 10 minꎮ
1. 2. 4   克隆及序列分析   PCR 扩增产物经 1%
(w / v)琼脂糖凝胶电泳后ꎬ回收目标产物ꎬ经与载
体 PMD18 ̄T连接后转化大肠杆菌(Escherichia co ̄
li)DH5αꎬ在含 Amp的 LB 平板上随机挑取白色菌
落ꎬ经 PCR和质粒酶切鉴定筛选阳性克隆ꎬ送北京
三博远志生物有限公司测序ꎮ 采用软件 DNA ̄
MAN、DNAStar、CLUSTAL W 1. 82ꎬ进行序列比对
分析ꎬ系统进化树构建采用 MEGA4. 0ꎮ
2  结果与分析
2. 1  RT ̄PCR扩增结果
选取来自武汉江夏区的 4 个藠头样品中均能
获得预期大小约 1. 8 kb 扩增产物ꎬ每个样品重复
扩增 2 次ꎬ克隆后共筛选到 9 个阳性克隆ꎮ 全部进
行序列测定ꎬ除克隆 P4 为 1 812 个核苷酸ꎬ其他克
隆子均为 1 808 个核甘酸ꎬ具有 Carlavirus 属成员
基因组 3′端的典型结构ꎬ含有基因组的第 3 ~ 6 个
ORFꎬ且 ORF3 与 ORF4 有 22 个核苷酸重叠区域ꎬ
ORF4 和 ORF5 间有 25 个核甘酸的间隔区ꎬ间隔区
144
 
植物病理学报 43 卷
序列富含 ATꎬORF5 和 ORF6 有 7 个核苷酸的重叠
区域ꎬORF6 之后为含有 93 - 97 个核苷酸的 3′非
翻译区(UTR 区)ꎮ 其中 ORF3 为 330 个核苷酸ꎬ
编码由 110 个氨基酸组成的分子量为 11. 8 kDa 蛋
白ꎮ ORF4 为 192 个核苷酸ꎬ编码由 64 个氨基酸组
成的分子量为 7. 1 kDa蛋白ꎮ ORF5 为 891 个核苷
酸ꎬ编码由 297 个氨基酸组成的分子量为 32. 8
kDa的 CP蛋白ꎮ ORF6 为 294 个核苷酸ꎬ编码由
98 个氨基酸组成的分子量为 11. 2 kDa蛋白ꎮ
2. 2  所获病毒基因组 3′末端序列与其他相关病
毒基因组序列比较分析
根据所获得的克隆序列同源性分析ꎬ发现 3′
末端序列存在很大变异ꎬ其中克隆 pcarl ̄22 和 carl ̄
8 及 P11 和 carl ̄18 间同源性很高ꎬ达 99% ꎬ其他克
隆之间核苷酸序列同源性在 77% ~ 93%之间ꎮ 将
本研究所获得的 9 个克隆暂定为病毒 GLV的 7 个
不同分子变种ꎮ 将所获得的这些分子变种 3′端核
苷酸序列与已报道的相关病毒分离物(表 1)相同
区域的序列比对分析结果显示ꎬ所获的序列与
Carlavirus属 GLV病毒各分离物 3′端序列同源性
最高ꎬ为 75% ~ 82% ꎮ
对第 3 ~ 6 个 ORF 的核苷酸及推测编码氨基
酸进行比较分析ꎬ克隆 P2 和 carl ̄5 在各个区域与
已报道的 GLV分离物基因组相同区域具有相对较
高的同源性ꎬTGB2(ORF3)、TGB3(ORF4)、NABP
(ORF6)基因变异较 CP(ORF5)基因大ꎬCP 的变
异主要发生在氨基酸的 N末端ꎮ
    本研究所得到的 9 个 CP 基因克隆序列与目
前报道的 GLV病毒基因组该区域核苷酸和氨基酸
同源性分别为 75% ~ 87%和 88% ~ 97% ꎬ9 个 CP
基因克隆间的核苷酸和氨基酸的同源性分别 76%
~ 89%和 88% ~ 100% ꎮ
对 7 个代表性的 CP 基因核甘酸和编码氨基
酸序列及已报道的相关病毒序列进行系统进化分
析(图 1)ꎬ结果显示所获的 7 个克隆分别与其他
GLV分离物形成 4 个不同分支ꎬP2 和 carl ̄5、pcarl ̄
22 和 P9、P11 和 P7 ̄5 分别与现有 GLV 分离物各
自进化成一簇ꎮ 克隆 P4 在基于 CP 核甘酸序列进
化树上形成独立一簇ꎬ但在氨基酸进化树中与
pcarl ̄22 和 P9 仍聚在一簇ꎮ 根据国际病毒学分类
委员会有关 Carlavirus属病毒种的分类标准ꎬ以及
对所获扩增片段的 CP 核苷酸及氨基酸序列分析
结果ꎬ确认本研究所获的序列来源于 GLV 的不同
分离物ꎮ
Table 1  Isolates and their hostsꎬ origions and GenBank accession numbers
referred for phylogenetic analysis
Isolate Host(origion) GenBank accession No.
SLV ̄Gtwn Garlic(Taiwanꎬ China) AB004457
SLV ̄CLtwn Chinese leek(Taiwanꎬ China) AB004456
SLV ̄WOtwn Welsh onion(Taiwanꎬ China) AB004544
GLV ̄Rjpn Rakkyo(Japan) AB004565
GLV ̄YH2 Garlic(Zhejiangꎬ China) AJ292227
GLV ̄YH3 Garlic(Zhejiangꎬ China) AJ292228
GarLV ̄HB Garlic(Hubeiꎬ China) AJ409314
GarLV ̄SD Garlic(Shandongꎬ China) AJ409316
GarLV ̄YN3 Garlic(Yunnanꎬ China) AJ409319
GLV ̄GV1 Garlic(Japan) D28591
GLV ̄AwM77 Allium wakegi(Japan) D73379
pCarLV10 Carnation(UK) AJ010697
244
 
  4 期     吴承春ꎬ等:侵染藠头的大蒜潜隐病毒分子鉴定及部分序列分析
Fig. 1  Phylogenetic tree of nucleotide(A) and amino acid(B) sequences of CP genes
of GLV isolates obtained in this study and referred isolates
The tree was constructed by Maximum Parsimony method. Sequences obtained in this study were marked
with “▲”ꎬ and their GenBank accession numbers were JX513400 ̄JX513406ꎬ respectively.
3  结论与讨论
本研究利用香石竹潜隐病毒属内成员的特异
性简并引物ꎬ结合 3′末端下游引物 M4ꎬ对来自武
汉江夏区的藠头病毒进行了分子生物学鉴定ꎬ经
RT ̄PCR扩增及扩增产物的克隆、测序和基因组 3′
端序列比对分析ꎬ确定从藠头上检测到的病毒为香
石竹潜隐病毒属(Carlavirus)大蒜潜隐病毒(Gar ̄
lic latent virusꎬGLV)ꎮ 这是在我国首次发现该病
毒侵染藠头ꎮ 虽然本研究所获的克隆总量较少ꎬ但
仍显示侵染藠头的大蒜潜隐病毒在核苷酸水平上
存在较大变异ꎬ而在氨基酸水平上变异相对较小ꎮ
Chen等 [5]建立了马铃薯 Y病毒属、马铃薯 X
病毒属、麝香石竹潜隐病毒属和葱 X 病毒属成员
RT ̄PCR 检测和全基因组扩增技术体系ꎬ并成功用
于 60 多种植物病毒的检测诊断ꎮ 本研究利用属内
简并引物进行了香石竹潜隐病毒属病毒 RT ̄PCR
检测ꎬ获得了 GLV基因的序列ꎬ但本研究所用样品
均来自同一产区ꎬ是否其他藠头产区也有大蒜潜隐
病毒及香石竹潜隐病毒属的其他病毒侵染ꎬ还有待
进一步研究ꎮ 所获研究结果为进一步明确藠头上
病毒的侵染状况及建立藠头病毒防控体系提供了
参考依据ꎮ
参考文献
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责任编辑:于金枝
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