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CP gene cloning and sequence analysis of Liu’an isolates of Leek yellow stripe virus, Onion yellow dwarf virus and Shallot yellow stripe virus

韭葱黄条病毒、洋葱黄矮病毒和胡葱黄条病毒六安分离物CP基因克隆及同源性分析



全 文 :广 西 植 物 Guihaia 32(2):231-237                  2012年3月 
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.02.017
韭葱黄条病毒、洋葱黄矮病毒和胡葱黄条病毒
六安分离物CP基因克隆及同源性分析
韦传宝1,2*,华俊雅1,杨 宇1,隗洋洋1,史利利1
(1.皖西学院 生物与制药工程学院,安徽 六安237012;2.安徽省植物生物技术实训中心,安徽 六安237012)
摘 要:设计特异性引物PCR扩增了六安大蒜病样中的韭葱黄条病毒(Leek yellow stripe virus,LYSV)、洋
葱黄矮病毒(Onion yellow dwarf virus,OYDV)和胡葱黄条病毒(Shallot yellow stripe virus,SYSV)的全长
CP基因,插入到pGEM-T载体并测序。分别比较3种病毒CP基因种内变异性和种间亲缘关系。结果表明
LYSV六安分离物CP基因由864个碱基组成,与Genbank上已报道的68个LYSV不同分离物CP基因的核
苷酸序列同源性为76.12%~84.31%;OYDV的CP基因由771个碱基组成,与Genbank上已报道的86个
OYDV不同分离物同源性为81.06%~90.40%;SYSV的CP基因由774个碱基组成,与Genbank上已报道
的11个SYSV不同分离物CP基因同源性为88.63%~94.32%;从分析结果来看,LYSV的CP基因不同分
离物之间变异性较大,OYDV CP变异性不大,SYSV变异性很小;3种病毒都有1个以上的宿主,病毒种内不
同宿主分离物之间CP序列差异很小。进化分析显示OYDV和SYSV的CP基因亲缘性较近并成簇,LYSV
的CP基因与OYDV和LYSV的CP基因亲缘性较远。
关键词:韭葱黄条病毒;洋葱黄矮病毒;胡葱黄条病毒;CP基因;序列分析
中图分类号:S436.421  文献标识码:A  文章编号:1000-3142(2012)02-0231-07
① CPgene cloningand sequence analysis of Liu’an
isolates of Leek yelow stripe virus,Onion yelow
dwarf virus and Shalot yelow stripe virus
WEI Chuan-Bao1,2*,HUA Jun-Ya1,YANG Yu1,WEI Yang-Yang1,SHI Li-Li 1
(1.College of Biological and Pharmaceutical Engineering,Western Anhui University,Liu’an 237012,China;
2.Plant Biotechnological Training Center of Anhui Province,Liu’an 237012,China)
Abstract:Specific primers were designed to amplify CPgenes of Leek yellow stripe virus(LYSV),Onion yellow
dwarf virus(OYDV)and Shallot yellow stripe virus(SYSV)Liu’an isolates.Then the CPgenes were cloned into
pGEM-T vectors and were sequenced.Sequence analysis indicated that CPgenes of LYSV,OYDV and SYSV Liu’an
isolates consists of 864,771and 774nucleotide acids respectively.Multiple aligments showed that CPgene of LYSV
Liu’an isolate shared 76.12%-84.31%nucleotide acids identities with 68LYSVCPgenes reported on Genbank,
CPgene of OYDV Liu’an isolate shared 81.06%-90.40%nucleotide acids identities with 86OYDVCPgenes re-
ported on Genbank and CPgene of SYSV Liu’an isolate shared 88.63%-94.32%nucleotide acids identities with 11
① 收稿日期:2011-07-07  修回日期:2011-12-29
基金项目:安徽省教育厅自然科学基金重点项目(KJ2011A272,KJ2010A328)[Supported by the Natural Scientific Foundation of Anhui Province Educa-
tion Commission(KJ2011A272,KJ2010A328)]
作者简介:韦传宝(1961-),男,安徽寿县人,博士,硕士生导师,主要研究方向为植物病毒学,(E-mail)weichuanbao@sina.com。
*通讯作者(Author for correspondence)
SYSVCPgenes reported on Genbank.These results indicated that the divergence in LYSVCPamong different iso-
lates was high,whilst divergence of OYDVCPwas moderate in different isolates.Al the results indicated that the
variability of LYSVCPgene among different isolates was high,OYDVCPgene among different isolates was in the
middle and SYSVCPgene among different isolates was low.Phylogenetic analysis showed that LYSVCPhad little
relationship with OYDVCPand SYSVCPand OYDV had closer relationship with SYSV than LYSV.
Key words:Leek yellow stripe virus;Onion yellow dwarf virus;Shallot yellow stripe virus;CPgene;se-
quence analysis
  已知侵染葱属(Allium)植物的病毒主要来自
马铃薯 Y 病毒属 (Potyvirus)(Tsuneyoshi等,
1998;Chen等,2002)、马铃薯X病毒属(Potxvirus)
(Kanyuka等,1992;Ryabov等,1996)、麝香石竹潜
隐病毒属(Carlavirus)(Tsuneyoshi等,1998)和葱
属X病毒属(Allexivirus)(Sumi等,1999),这些病
毒均为弯曲线状粒子,基因组为正义单链RNA。
马铃薯Y病毒属成员最多,对作物的危害也最
大,该属成员基因组长约10kb,3′末端具有poly
(A)尾巴,含有单一开放阅读框。基因组RNA在宿
主内先翻译成多聚蛋白,然后自催化裂解成10个成
熟蛋白,从N端至C端依次为P1、HC-Pro、P3、CI、
NIa-VPg、NIa-Pro、Nib和CP(Coat protein)(Adri-
an Vali等,2007;Chen等,2001)。韭葱黄条病毒
(Leek yellow stripe virus,LYSV)、洋葱黄矮病毒
(Onion yellow dwarf virus,OYDV)和胡葱黄条病
毒(Shallot yellow stripe virus,SYSV)是马铃薯Y
病毒属中侵染葱属作物的确定成员。这三种病毒形
态结构相似,往往呈复合感染。要检测病毒,最方
便、有效的方法是制备其抗CP 血清,通过间接
ELISA方法检测病叶中的病毒粒子。制备的某种
病毒抗CP血清最好一方面能够检测不同地区、不
同宿主分离物,另一方面与其他病毒没有交叉反应,
要预测制备的抗血清是否达到这个要求,对LYSV、
OYDV和SYSVCP基因种内变异性和种间亲缘关
系分析的研究十分重要。本文用 RT-PCR的方法
扩增了LYSV、OYDV和SYSV六安分离物的CP
基因,分别分析了3种病毒CP 基因种内变异性和
种间亲缘关系,为推测制备的六安分离物抗血清是
否能够用于其它地区和不同宿主分离物的检测,以
及是否可能与其它病毒产生交叉反应提供依据。
1 实验部分
1.1材料
有明显花叶病症的大蒜植株采集自六安市郊
区、寿县、舒城县和霍邱县。pGEM-T载体和大肠
杆菌TG1菌株购自Promega公司;LA Taq DNA
聚合酶、AMV Reverse Transcriptase、Ribonuclease
Inhibitor、DNA Ligation Kit ver.2为TaKaRa公司
产品;1kb DNA Ladder为 MBI公司产品;引物合
成以及测序由上海生工完成。
1.2植物病叶总RNA提取与cDNA合成
按照RNeasy Plant mini(QIAGEN)试剂盒提供
的方法提取病叶总RNA,于-80℃保存。因为马铃薯
Y病毒属成员基因组RNA的5′-端有Poly(A)和特
征序列,设计 M4-T(5′-GTT TTC CCA GTC ACG
AC(T)15-3′)为起始引物。采用禽源逆转录酶体系合
成cDNA,反应体系20μL,包括4.0μL 5×逆转录反
应缓冲液,10.5μL模板RNA,0.5μL RNase inhibitor
(40U/μL),2.0μL M4-T起始引物(100μmol/L),
2.0μL 10mmol/L dNTPs,1μL AMV(5U/μL)。42
℃水浴合成1.5h,于-30℃冰箱备用。
1.3 CP基因的扩增与克隆载体的构建
根据 Genbank上已报道的 LYSV、OYDV 和
SYSV全序列设计相应 CP克隆引物:LYSV-CP
(+):5′-CCA TAT GGC GGG TGA AGA GCT
AGA CTC A-3′;LYSV-CP(-):5′-GGG ATC CTA
TGA GCA CCA TCA AGA TGG TG-3′;OYDV-
CP(+):5′-CCA TAT GGC AGG GGA AGG AGA
AGA-3′;OYDV-CP(-):5′-GGG ATC CTC ACA
TTT TAA TAC CGA GCA AC-3′;SYSV-CP
(+):5′-CCA TAT GGC ATC AGA AAC AGA
AGA-3′;SYSV-CP(-):5′-GGG ATC CCA TAC
GAA GAC CGA GCA GCG TG-3′。
以cDNA为模板,采用LA Taq DNA聚合酶
PCR分别扩增LYSV、OYDV和SYSV全长CP基
因,反应体系参照说明书。预期扩增产物经1%琼
脂糖凝胶电泳分离,用QIAquick Gel Extraction试
剂盒回收,具体方法参照厂家说明。将纯化产物导
入pGEM-T载体,并转化TG1菌株,蓝白斑筛选后
提取阳性克隆质粒,经PCR检测确定后测序。
232 广 西 植 物                  32卷
图1 LYSV六安分离物与部分LYSV分离物CP核苷酸序列的比对
Fig.1 Aligment of nucleotide sequences of CPgenes between Liu’an isolate and other isolates of LYSV
不同颜色表示该序列在不同分离物CP基因中的同源性,其中黑色、红色、蓝色和黄色分别表示同源性达100%、75%~100%、50%~75%
和33%~50%。下同。Black,red,blue and yelow indicate that the homology level of these sequences reach 100%,75%~100%,50%~
75%and 33%~50%.The same below.
1.4LYSV、OYDV和SYSVCP基因种内变异性和种
间亲缘关系分析
  采用DNAMAN软件分析不同分离物CP基因
种间亲缘关系。参考病毒分离物序列下载自 Gen-
bank数据库。
3322期  韦传宝等:韭葱黄条病毒、洋葱黄矮病毒和胡葱黄条病毒六安分离物CP基因克隆及同源性分析
图2 OYDV六安分离物与部分OYDV分离物CP核苷酸序列的比对
Fig.2 Aligment of nucleotide sequences of CPgenes between Liu’an isolate and other isolates of OYDV
2 结果与分析
2.1LYSV、OYDV和SYSV CP基因
分别克隆了六安地区3个LYSV CP 基因、4
个OYDVCP基因和4个LYSVCP基因。由于六
安市所属5县总面积不大,也没有自然屏障隔离,因
此同种类病毒不同分离物CP之间核苷酸序列同源
性很高。其中3个LYSVCP基因之间核苷酸序列
同源性为97%;4个OYDV CP基因之间核苷酸序
432 广 西 植 物                  32卷
图3 SYSV六安分离物与部分SYSV分离物CP核苷酸序列的比对
Fig.3 Aligment of nucleotide sequences of CPgenes between Liu’an isolate and other isolates of SYSV
列同源性为96%;4个LYSV CP 基因之间核苷酸
序列同源性为98%。
2.2LYSV、OYDV和SYSVCP基因的克隆及种内变
异性分析
   用引物对 LYSV-CP(+)∕ LYSV-CP(-)、
OYDV-CP(+)∕ OYDV-CP(-)和SYSV-CP(+)
∕SYSV-CP(-)从样品病毒RNA基因组cDNA中
分别扩增到预期大小的目的片段。经纯化后插入到
pGEM-T载体,转化TG1菌,测序并对序列进行多
重比对。分析结果表明:(1)共获得3个不同的LY-
SVCP基因序列(分别来自六安市郊、寿县和霍邱
县),CP基因之间核苷酸序列同源性为97%,说明
5322期  韦传宝等:韭葱黄条病毒、洋葱黄矮病毒和胡葱黄条病毒六安分离物CP基因克隆及同源性分析
图4 LYSV、OYDV和SYSV六安分离物CP基因核苷酸序列比对
Fig.4 Aligment of nucleotide sequences of CPgene of the Liu’an isolates of LYSV,OYDV and SYSV
六安市本地分离物的变异性很小,选择六安市郊分
离物代表六安分离物。LYSV六安分离物CP基因
由864个碱基组成,共编码287个氨基酸,与Gen-
bank上已报道的68个LYSV不同分离物CP基因
的核苷酸序列同源性为76.12%~84.31%(图1),
其中与韩国大蒜分离物(AB194634)的同源性最高
(84.31%);与日本青森大蒜分离物(AB194629)的
同源性最低(76.12%);与越南河内韭葱分离物
(DQ925453)的同源性为81.20%,与越南山罗韭葱
分离物(DQ925452)的同源性为80.74%,与巴西大
蒜分离物(AF228415)的同源性为79.77%,与日本
冈山韭葱分离物(AB194625)的同源性为78.09%。
从同源性分析结果来看,LYSV CP 基因总体上变
异较大,但不同宿主分离物之间差异不大。(2)共获
得4个不同的OYDV CP基因序列(分别为六安市
郊、寿县、霍邱县和舒城县),CP基因之间核苷酸序
列同源性为96%,说明六安市本地分离物的变异性
很小,选择六安市郊分离物代表六安分离物。
OYDV六安分离物CP基因由771个碱基组成,共
编码256个氨基酸,与Genbank上已报道的86个
OYDV不同分离物CP 基因的核苷酸序列同源性
为81.06%~90.40%(图2),其中与越南山罗韭葱
分离物(DQ925454)的同源性最高(90.40%);与阿
根廷Ⅲ 大蒜分离物(GQ475375)的同源性最低
(81.06%);与浙江余杭大蒜分离物(AJ510223)的
同源 性 为 90.27%,与 越 南 河 内 韭 葱 分 离 物
(DQ925455)的同源性为88.46%,与阿根廷Ⅰ藜麦
分离物(GQ475381)的同源性为86.66%,与阿根廷
Ⅱ藜麦分离物(GQ475388)的同源性为86.66%,与
意大 利 大 蒜 分 离 物 (GQ475390)的 同 源 性 为
84.97%。从同源性分析结果来看,OYDV CP基因
总体上变异不大,不同宿主分离物之间差异也不大。
632 广 西 植 物                  32卷
(3)共获得4个不同的SYSVCP基因序列(分别为
六安市郊、寿县、霍邱县和舒城县),CP基因之间核
苷酸序列同源性为98%,说明六安市本地分离物的
变异性很小,选择六安市郊分离物代表六安分离物。
SYSV六安分离物CP 基因由774个碱基组成,共
编码257个氨基酸,与Genbank上已报道的11个
SYSV不同分离物CP基因的核苷酸序列同源性为
88.63%~94.32%(图3),其中与陕西洋葱分离物
(AM267479)的同源性最高(94.32%);与南亚洋葱
分离物(AJ223826)的同源性最低(88.63%);与越
南兴 安 火 葱 分 离 物 (DQ925457)的 同 源 性 为
93.80%,与山东章丘大葱分离物(AJ865077)的同
源 性 为 93.54%,与 浙 江 杭 州 大 葱 分 离 物
(AJ311370)的同源性为90.05%,与越南北宁韭葱
分离物(DQ925458)的同源性为89.66%。从同源
性分析结果来看,SYSV CP基因总体上变异很小,
不同宿主分离物之间差异也很小。
2.3LYSV、OYDV和SYSVCP基因种间亲缘关系分

  3种病毒六安分离物CP 基因序列间比对表
明,LYSVCP基因3′端比OYDV和SYSV多出约
88个核苷酸。LYSV CP 基因与 OYDV和SYSV
CP基因的核苷酸序列同源性分别为53.13%和
52.89%;OYDV CP基因与SYSV CP基因的核苷
酸序列同源性为72.97%(图4)。
进化树分析显示国内外报道的3种病毒的最大
进化距离为0.225。LYSV与两者亲缘关系较远,
进化距离达0.148,OYDV与 SYSV同源性较大,
进化距离为0.219(图5)。
  有些病毒对植物的危害十分严重(姚伟等,
2007),病毒检测是预防的前提(侯义龙等,2006)。
葱属植物是重要的经济作物,全世界都有种植,由于
一般采用无性繁殖,导致病毒在鳞茎内大量积累,严
重影响作物产量和品质。LYSV 主要浸染大蒜
(Allium sativum)、韭葱(A.porrum)等作物,导致
叶片出现不规则黄色条纹,鳞茎重量显著减小。
SYSV主要感染葱(A.fistulosum),产生纵向黄色
条纹等症状。OYDV天然寄主是洋葱(A.cepa)、也
侵染大蒜、葱、韭菜(A.tuberosum)、韭葱等葱属作
物,也曾经在藜麦(Chenopodium quinoa)中分离出
OYDV。作物感染OYDV后植株矮化,叶片萎缩发
黄,向下卷垂,还会引起鳞茎退化,花和种子的数量
严重减少。从LYSV、OYDV和SYSV CP 基因变
图5 LYSV、OYDV和SYSV不同
分离物CP基因同源进化分析
Fig.5 Phylogenetic analysis of CPgene of LYSV
OYDV and SYSV different isolates
异性分析结果来看,LYSV CP 基因总体上变异较
大(76.12%~84.31%),可能六安分离物抗CP 血
清IgG不能与 LYSV 中某些分离物结合;OYDV
CP基因总体上变异不大(81.06%~90.40%),不
同宿主分离物之间差异也不大,SYSV CP 基因总
体上变异最小(88.63%~94.32%),不同宿主分离
物之间差异也最小,因此预测OYDV和SYSV六安
分离物抗CP血清基本上能够与同种不同分离物之
间进行结合,能够用于这种病毒不同地区和不同宿
主分离物的检测。
3种病毒六安分离物CP 基因间比对表明,
OYDVCP基因与SYSVCP基因的核苷酸序列同
源性为72.97%,与LYSV CP 基因的核苷酸序列
同源性为53.13%,但抗 OYDY CP 血清与SYSV
CP没有血清学交叉反应,而与LYSV CP有微弱的
血清学交叉反应(鲁宇文等,2006),这说明病毒CP
基因间的同源性与血清学关系没有必然联系,要确
定病毒之间的血清学关系仅仅靠分析CP基因的同
源性还不够,最终还要通过实验来确定。
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师在论文写作过程中给予帮助,特此致谢。
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