三种双生病毒复合侵染不同抗性基因番茄时重组突变的病理学意义

Tomato yellow leaf curl disease (TYLCD) caused by whitefly-transmitted geminivirus (begomoviruses) is a major limiting factor for tomato production in Guangdong as well as in other provinces of China. Mix and multiple infections are common for begomoviruses in field conditions. Begomoviruses are prone to recombination which can generate new virus strains or species and lead to severe disease epidemics. Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV), tomato leaf curl Taiwan Virus (ToLCTWV) and tomato leaf curl Guangdong virus (ToLCGuV) are three predominating begomoviruses responsible for TYLCD in Guangdong. Mix and multiple infections are common for the three viruses in tomato fields. In this study, infectious clones of the three viruses will be used to inoculate tomato harboring different resistance genes together to achieve mix and multiple infections. The dynamics of recombination and mutation of the three viruses under different selection pressures will be analyzed. Genetic stability, pathogenicity and transmission of the recombinants will be characterized to understand the pathological implications of recombination. Then, potential risks because of virus multiple infections after application and widespread plantings of resistant varieties will be evaluated. The results will be useful in prevention, sustainable control and surveillance of TYLCD epidemics.

烟粉虱传双生病毒侵染引起的番茄黄化曲叶病是目前番茄生产上主要病害。该类病毒借助于烟粉虱传播，常多种混合发生或复合侵染，极易发生基因重组产生新株系或新病毒，导致病害大流行。引起广东番茄黄化曲叶病的主要病原为番茄黄化曲叶病毒（TYLCV）、台湾番茄曲叶病毒（ToLCTWV）和广东番茄曲叶病毒（ToLCGuV），并在田间混合发生与复合侵染。本项目拟以这3种病毒及含有不同抗性基因的番茄材料为研究对象，应用侵染性克隆人工接种技术，实现3种病毒复合侵染不同抗性基因的番茄材料，分析在寄主不同抗性选择压力下3种病毒基因重组与变异动态，进一步从种群遗传稳定性、致病性及介体传毒效率等研究其重组突变的病理学意义，揭示抗病品种大规模推广应用及病毒复合侵染的潜在风险，为预警番茄黄化曲叶病的再流行及持续防控提供科学依据。

烟粉虱传双生病毒侵染引起的番茄黄化曲叶病是目前广东及我国番茄生产上首要病害。双生病毒借助于烟粉虱传播，常多种混合发生或复合侵染，极易发生基因重组产生新株系或新病毒，导致病害大流行。本研究通过人工接种引起广东番茄黄化曲叶病的3种病毒的侵染性克隆实现复合侵染，采用大量基因克隆测序， 筛选到10个突变体，分别为6个缺失突变体，3个突变新株系，1个重组新病毒；弄清了重组新病毒是由TYLCV和ToLCGuV重组而来，更进一步明确重组新病毒具有致病力，种群遗传稳定，烟粉虱传毒效率等病理学特性，接种的三种病毒在自然界中普遍存在，该病毒极有可能会广泛发生和流行，潜在危害性大；另外本研究是在获得复合侵染毒源后利用烟粉虱传毒一定时间（30月）才筛选到的重组新病毒，早期仅筛到缺失突变体，说明双生病毒复合侵染后，会产生序列缺失、突变、重组，随着时间的延长产生新株系和新病毒概率越大，重组变异机理有待更进一步的研究。此外，发现重组新病毒和亲代病毒侵染本氏烟后在症状上存在明显差异，更进一步通过转录组分析对重组新病毒与本氏烟互作关系进行了初步探讨，发现本氏烟接种重组新病毒和亲代病毒后，转录水平存在明显差异，值得更进一步进行研究。与此同时，对为害广东番茄的双生病毒种类进行监测，发现了新病毒1种、自然新寄主1个。本研究为预测预警番茄黄化曲叶病的流行及防控重组突变体的大暴发提供科学依据。