Functional Analysis of Plant Viral Genes Via Reverse Genetics
Functional Analysis of Plant Viral Genes Via Reverse Genetics
正向（经典）遗传学是通过生物的表型来推测其遗传物质的组成、分布和传递规律等，而反向遗传学是在已知基因序列的基础上，利用现代生物理论和技术，通过核苷酸序列的定点突变、缺失和插入等创造突变体并研究突变所造成的表型效应。随着基因组测序技术、侵染性克隆的构建技术、定点突变技术和报告基因的使用等，反向遗传学技术在研究植物病毒基因功能、侵染过程和致病机理等方面的应用越来越广泛。本文报道了该技术在研究马铃薯Y病毒（PVY）HC-Pro和甘薯褪绿矮化病毒（SPCSV）P22功能方面的部分结果。
1 材料和方法
1.1 病毒基因和质粒?基金项目：国家自然科学基金（30471138）；教育部博士学科点基金（20050434003）。
PVY HC-Pro基因由本实验室提供，SPCSV的有关基因由芬兰赫尔辛基大学Valkonen教授提供，PVX201质粒由Baulcombe教授提供。突变试剂盒（Quick Change XL Site-Directed Mutagenesis Kit）购自STRATAGENE公司，大肠杆菌菌株DH5α由本实验室保存，PCR突变引物由赛百盛公司合成。
Figure 1 Symptoms of Nicotiana benthamiana plants inoculated with different constructs based on PVX 201
1.2 重组体构建和接种试验
将SPCSV P22、P28和RNaseIII等基因克隆到PVX201载体上，根据接种后出现的症状判断哪个基因能增强PVX对本氏烟的致病力。将PVY HC-Pro克隆到PVX201载体上，针对HC-Pro的KITC和IGN等位点设计合适的突变引物，参考突变试剂盒（Quick Change XL Site-Directed Mutagenesis Kit）说明进行突变。通过测序证实所得突变体的准确性。
大量提取法提取质粒PVX201、PVXHC或相应的突变体，摩擦法接种本氏烟（
2 结果和讨论
PVX201载体在本氏烟上引起轻微的斑驳和褪绿花叶症状，但不引起植株的死亡。SPCSV P28和RNase III等基因连接到PVX201后对症状无影响，但P22能提高PVX对本氏烟的致病力，导致了接种植株的死亡，说明P22是致病性的增强子。携带P22的PVX（PVX-p22）首先在接种叶上引起坏死斑点。坏死斑点扩展后，沿着叶脉到达茎部，引起上部组织坏死，最终导致本氏烟整株枯死。
RNA沉默抑制因子HC-Pro也能提高PVX对本氏烟的致病力。表达HC-Pro的PVX（PVX-HC）在接种后7天出现严重明脉和卷曲，10～14天时首先心叶出现坏死，随后整株萎蔫死亡。但在接种叶上没有坏死斑，看不到明显的扩展迹象。
KITC是HC-Pro的一个重要基序，参与病毒的蚜虫传毒、协生和抑制RNA沉默等过程。我们在测定烟草脉带花叶病毒（TVBMV）全基因组序列时发现，TVBMV（YND分离物）HC-Pro KITC基序中的K变成了R，而且也有蚜虫传毒活性。我们把PVY HC-Pro的KITC突变成RITC后，再接种本氏烟，发现该突变仍能引起本氏烟植株的死亡。把K突变为A（突变体1，K52A）后，突变体也能引起本氏烟死亡，说明HC-Pro KITC基序中的K可能不参与和PVX的协生。但把KITC基序中的C缺失后（突变体2，C55Del）就不能引起植株死亡，说明KITC基序中的C对于协生作用是不可缺少的。
对于HC-Pro其他突变体的功能分析正在进行中。
