【现学现卖】探索真菌病毒防控作物病害(2)

New Insights into Mycoviruses andExploration for the Biological Control of Crop Fungal Diseases(Xie and Jiang, 2014)真菌病毒在防控作物真菌病害中的探索

综述前部分内容(【现学现卖】探索真菌病毒防控作物病害(1))

一、摘要

二、研究背景介绍

三、植物病原真菌中的病毒

四、真菌病毒与寄主的互作研究

病毒与真菌的互作给我们研究真菌分子生物学提供了一个新的视角,反过来,因为很多病原真菌的基因组是已知的,也为我们破译二者之间分子水平的互作提供基础。之前对于两个互作模型的研究较多,分别是C. parasitica–hypovirus和H. victoriae–HvV190S。

C. parasitica–hypovirus中,科学家们研究了病毒的防治效果,病毒复制,RNAi对病毒侵染的应答,病毒传播,分布和多样性等(文献25, 26, 39, 47, 80, 83, 87, 88, 90–93)。

H. victoriae–HvV190S中研究了病毒粒子HvV190S的结构和它翻译的分子机制,并且研究了它与寄主的互作(11, 30, 32, 36–39, 68)。

这个综述中主要介绍最近的其他三个互作体系:S. sclerotiorum–mycovirus, R.necatrix–mycovirus和F. graminearum–mycovirus。

1. Sclerotinia sclerotiorum–MycovirusInteraction System

在核盘菌中发现了多种真菌病毒(ssRNA, dsRNA和ssDNA),所以它一个是很好的研究模型,可以了解真菌与不同种类病毒之间的相互作用。

SsDRV病毒导致Ep-1PN菌株衰弱,试验发现Ep-1PN中的150个基因下调,这150个基因的功能各异,比如S. sclerotiorum integrin-like基因 (SSITL)受抑制会造成真菌致病力和生长速率的显著降低。

另外,在核盘菌中,联合侵染现象比较多,未来将会研究在一株真菌中联合侵染的病毒的互作。


2. Rosellinia necatrix–MycovirusInteraction System

这个菌中发现的病毒的寄主不止一个,比如RnPV1可以侵染SordariomycetousHypocreomycetidae菌,MyRV3也可以侵染其他真菌,并造成衰弱现象。

后续研究了MyRV3侵染对寄主的RNA沉默的影响,发现它干扰真菌对dsRNA的剪切,其S10基因具有抑制烟草中RNA沉默的能力(【现学现卖】绿色荧光蛋白3-真菌病毒抑制寄主RNA沉默的一个案例)。接下来的研究将探究MyRV3中的S10基因与CHV1中的p29基因的相似度,是否真菌病毒产生的RSS具有相似的结构和工作机制。

该真菌中多数病毒,比如RnVV1,RnPV2的侵染不会引起什么症状,但是如果用它们侵染Δdcl-2突变体C. parasitica真菌,就会有症状。接下来将会研究RnVV1和RnPV2病毒在它们的天然寄主中是否有类似的被真菌RNA沉默抑制的现象。


3. Fusarium graminearum–MycovirusInteraction System

FgV1是在F.graminearum strain DK21中发现的与真菌弱毒现象有关的病毒,FgV1侵染造成了真菌一些蛋白表达,但是对其意义仍然没有全面的理解。被病毒侵染36h和120h后检测真菌全基因组的表达,1775个基因的表达受到显著影响。

总的来说,这些实验表明FgV1侵染DK21会使一些转录相关基因,病毒复制相关蛋白的合成基因和信号转导途径中cAMP信号基因表达上调。然而与真菌防御病毒相关基因会下调,但是120h检测发现比36h有回升,并且在120h发现真菌中抗逆境相关基因有上调。膜转运相关基因在两个时间点都下调了。

真菌中的hexagonal peroxisome蛋白 (HEX1)可能与FgV1侵染相关,hex1突变体被病毒侵染会降低真菌致病力,并且有性孢子产生也受抑制。


五、真菌病毒的发现对病毒进化研究的影响

真菌病毒比动植物病毒发现的都要晚,多数真菌病毒基因组简单,一般包含两个基因,分别编码外壳蛋白和复制酶,有的甚至只有一个RNA复制酶基因。


1. 真菌病毒与侵染其他寄主的病毒关系密切

我们已知dsRNA病毒在真核生物中分布广泛,并且序列比对发现与植物,动物病毒有亲缘关系。可见,这些病毒并不只是和真菌侵染有关(文献74)。

比如真菌病毒BVF, BVX和SsDRV与植物AlphaflexiviridaeGammaflexiviridae的病毒相关;hypoviruses和植物的potyviruses相关;SsRV-L与人体hepatitis E virus相似。真菌病毒研究发展较晚,随着发现的增多,逐渐帮我们更加全面的认识到这些病毒的寄主范围。

SsHADV-1病毒与植物病毒geminiviruses序列部分相似,但是它们结构又有很大的不同,给我们研究geminiviruses的起源和进化提供了一些新的材料(【现学现卖】那些DNA真菌病毒)。


2. dsRNA病毒种类繁多

人们在真菌中分离出来了很多未分类病毒,有四个片段的病毒,有的单独划分了新的科,等等(文献75)。


3. 病毒在真核生物基因组中的整合

在植物,节肢动物,真菌,线虫,原生动物基因组中可以看到一些病毒的基因整合,通过逆转座子作用,由病毒转到真核生物(文献73)。


综述后续内容敬请期待后期推送

真菌病毒寄主范围和传播方式

真菌病毒用于生物防治作物病害

Xie, J., and Jiang,D. (2014) New insights into mycoviruses and exploration for the biologicalcontrol of crop fungal diseases. AnnualReview of Phytopathology 52:45-68.

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