水稻条纹病毒症状决定因子的分离及其分子作用机制的研究

分离病毒的症状决定因子(symptom determinant)并研究其作用的分子途径是探讨植物病毒症状发生机制的重要途径。水稻条纹病毒(RSV)是一种重要的农业病原物，可系统侵染水稻、小麦、本氏烟等寄主，引发叶片表现典型症状- - 黄色条纹/斑驳，但此症状的分子发生机制目前尚不清楚。鉴于此，本项目拟进行如下研究：1）分离介导黄色条纹/斑驳发生的RSV编码蛋白- - 症状决定因子；2）明确症状决定因子的亚细胞定位，并解析亚细胞定位与症状发生的关系；3）筛选与症状决定因子特异互作的寄主蛋白；4）分析寄主蛋白在症状发生中的功能；5）综合实验数据，推测RSV症状决定因子的分子作用途径。研究内容紧密围绕病毒学领域长期关注的热点，同时体现了当前我国农业生产的重大需求。预期结果将有助于揭示RSV症状的分子发生机制，为该病毒的防控及抗RSV的分子育种设计提供新思路，同时为其他病毒症状的研究提供有价值的数据参考。

水稻条纹病毒（Rice stripe virus, RSV）是一种负链RNA病毒，在水稻叶片上形成黄绿相间条纹的典型症状，严重时甚至枯死，但这种症状发生的分子机制一直不清楚。本研究以烟草花叶病毒载体为基础，异源表达水稻条纹病毒（Rice stripe virus, RSV）的各个编码蛋白，发现RSV NSvc4在本氏烟和珊西烟上能够诱发叶片坏死或斑驳，此结果表明NSvc4在RSV引发症状过程中具有重要作用。研究同时揭示NSvc4不但是RSV的症状决定因子，而且能够支持病毒RNA在本氏烟和珊西烟中完成胞间运动，并促进病毒RNA在本氏烟中系统运动。利用丙氨酸扫描突变策略对NSvc4进行分析，结果显示NSvc4 的中间区域（K122-D258）与其胞间运动紧密相关，其中六个氨基酸簇(KGR122–124，D135， ED170–171，ER201–202，EFE218–220，ELD256–258)突变可使 NSvc4丧失胞间运动功能，但仅有一个氨基酸簇KGR122-124为长距离运动功能的重要位点。N-端的D17-K33为NSvc4介导症状发生相关的关键区域，其中DD17–18或RK32–33突变严重削弱坏死症状发生。这些研究数据表明NSvc4是一种多功能蛋白，最重要的是揭示了RSV诱发植物表现症状的分子基础。在此研究的基础上，同样利用烟草花叶病毒载体，项目组发现另外一种典型的负链RNA病毒——番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt virus, TSWV)核衣壳蛋白N具有促进病毒RNA长距离运动的功能，并且揭示其作用可通过单体形式完成；缺失N-或C-末端导致N蛋白长距离运动功能丧失，但这类短截的N蛋白在本氏烟与珊西烟叶片上可诱发坏死环斑、坏死/褪绿斑点。据文献检索，这一研究结果首次揭示了包膜植物病毒核衣壳蛋白N具有介导病毒RNA长距离运动的功能。