利用大规模测序技术研究水稻条纹病毒的群体结构

Rice stripe virus disease caused by Rice stripe virus (RSV) has brought severe damage to rice production in China. Elucidation of rules of variation and evolution of RSV population had important significance for the prevention and cure of RSV. Based on the existing research results of RSV, the project plans to establish research systems of variation and evolution of RSV population in rice and N. benthamiana plants using technology of plant virus biology, large-scale solexa deep-sequencing and biologica informatics. The project plans to analyze variation and evolution of RSV population in host and non-host plants and effects of different hosts on biologica function of the variation and evolution of RSV, and the origin and the mechanism of molecular variation and evolution of RSV. The project further plans to disclose the rule of the variation and evolution of RSV population. Sequentially, the research results can provide theory bases for elucidating the disaster change mechanism of occurrence and prevalence of rice stripe virus disease, breeding anti-RSV rice varieties and preventing and curing the rice virus disease. The research results also can supply the lack in this research field of rice stripe virus.

水稻条纹病毒引起的水稻条纹叶枯病严重影响我国水稻生产，而水稻条纹病毒群体变异进化规律的阐明对该水稻病毒病的防治具有重要意义。本项目在已有水稻条纹病毒研究结果的基础上，拟首次用植物病毒生物学、Solexa deep-sequencing大规模测序及生物信息学等技术建立水稻条纹病毒在寄主水稻及非寄主本氏烟植物中群体变异进化的研究体系，分析水稻条纹病毒在寄主植物和非寄主植物中的群体变异进化及不同寄主对水稻条纹病毒变异进化的生物学作用，分析RSV的起源与分子变异进化机制，揭示水稻条纹病毒群体变异进化规律，从而为阐明水稻条纹叶枯病发生流行的灾变机制、培育抗病品种及防治该水稻病毒病提供理论依据，并可填补水稻条纹病毒在该研究领域的空白。

用植物病毒生物学、Solexa deep-sequencing大规模测序及生物信息学等技术建立了水稻条纹病毒在寄主水稻及非寄主本氏烟植物中群体变异进化的研究体系，分析水稻条纹病毒在寄主植物和非寄主植物中的群体变异进化及不同寄主对水稻条纹病毒变异进化的生物学作用。水稻条纹病毒在寄主水稻和非寄主本氏烟中连续继代接种至11代，对初代和第11代水稻及初代、第2代和第11代本氏烟中RSV的群体进行大规模全基因组测序，生物信息学比较RSV在两种植物上群体结构的变化。结果发现，RSV变异主要采用点突变和插入缺失的变异方式，点突变发生比较均匀，而插入缺失变异主要发生在基因间隔区和5’和3’端的非编码区。RSV群体在水稻和本氏烟连续传代后碱基替换概率及替换类型没有明显不同，且插入缺失突变没有明显规律，但插入片段的序列均来自病毒本身。RSV在水稻中传播11代后病毒的致病性和遗传多样性差异都不大，而RSV在本氏烟中传播11代后病毒的致病性增强，碱基替换发生的频率和同义非同义替换水平明显高于在水稻寄主中的RSV，遗传多样性提高，且病毒RNA1编码的RdRP上6个核苷酸位点和RNA4编码的MP上1543位点发生替换突变能稳定遗传。这些水稻条纹病毒群体变异进化规律的揭示为阐明水稻条纹叶枯病发生流行的灾变机制、培育抗病品种及防治该水稻病毒病提供新的理论依据。