RNA干扰V1和C1提高番茄植株对番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)的抗性
2021-09-13李云洲岳宁波陈相儒李玉龙曹贺贺闫见敏
李云洲 岳宁波 陈相儒 李玉龙 曹贺贺 闫见敏 梁 燕
(1贵州大学农学院,贵州 贵阳 550025;2西北农林科技大学园艺学院,陕西 杨凌 712100;3西北农林科技大学植物保护学院,陕西 杨凌 712100;4西北农林科技大学资源环境学院,陕西 杨凌 712100)
番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)属双生病毒科(Geminiviruses)菜豆金色花叶病毒属(Begomoviruses)[1]。番茄幼苗感染TYLCV 后,会造成严重损失[2-3]。TYLCV 已成为威胁番茄安全生产的重要病害之一[4-5],该病毒主要通过烟粉虱(Bemisia tabaci)传播[6-7]。粉虱很难控制,所以培育TYLCV 抗性新品种是控制TYLCV 蔓延的重要途径。目前,已发现的番茄抗TYLCV 标记/基因主要有Ty-1[8-10]、Ty-2[11-12]、Ty-3[10-11]、Ty-4[13]、Ty-5[14-15]和Ty-6[16],其中Ty-1 和Ty-3 是一对等位基因,在番茄育种中应用最为广泛[17-18]。但是,TYLCV 属于单链DNA(single strand DNA,ssDNA)病毒,易变异,因此造成抗性不稳定[19]。
RNAi 是植物抗病毒的重要机制[20]。通过RNAi技术抗TYLCV 可以解决因病毒变异而造成的抗性不稳定的现象。RNAi 是指在生物体内双链RNA(double strand RNA,dsRNA)分子所引起的序列特异性降解靶基因,引发内源靶基因沉默的现象。RNAi 现象最先发现于秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans),将dsRNA注入虫体,可以抑制转录后基因沉默,从而抑制同源基因的表达,之后逐渐在昆虫、植物以及人体中陆续报道[20-21]。RNAi 是真核生物中普遍存在的、比较保守的抗病毒机制。
人工设计dsRNA 沉默靶标基因已被广泛应用,如将病毒基因作为靶标设计dsRNA 已成功应用于马铃薯Y 病毒(Potato virus Y,PVY)、大麦黄矮病毒(Barley yellow dwarf virus,BYDV)、烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)和TYLCV[22-24]。参与RNAi 过程主要有三类蛋白:Ⅲ型核糖核酸酶蛋白(Dicer-like,DCL)、AGO 蛋白(Argonaute,AGO)、RNA 依赖型RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerases,RDR)。内源或外源dsRNA 经DCL 酶加工miRNA (microRNA)或siRNA(small interference RNA),miRNA 或siRNA 与AGO 结合形成 RNA 沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC),RISC 通过碱基互补配对方式降解和干扰靶标核酸或病毒,降低病毒的转录本[25-26],目前RNAi 技术已在多种病毒中成功应用[27]。……
