[发明专利]一种培育抗黄瓜花叶病毒植物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种培育抗黄瓜花叶病毒植物的方法，属于基因工程领域。

背景技术

植物病毒病有植物“癌症”之称，每年因病毒病对农作物所造成的经济损失约数百亿元。植物病毒必须在寄主细胞内专性寄生生活，某一种病毒只能侵染某一种或某些植物，但也有少数病毒危害十分广泛，如黄瓜花叶病毒(cucumber mosaic virus，CMV)。CMV能侵入1000多种植物，包括常见的葫芦科、茄科、十字花科作物，以及泡桐、香蕉、玉米等农林作物，还有繁缕、老鹤草、竹叶草、酢浆草等农田常见杂草，严重影响了农作物的正常生长。

CMV是雀麦花叶病毒科(Bromoviridae)黄瓜花叶病毒属(Cucumovirus)的成员，基因组由3条正义单链RNA组成，根据大小依次命名为RNA1、RNA2和RNA3。RNA1编码1a蛋白。1a蛋白是CMV复制酶复合体的一个亚单位，在CMV复制过程中起到解旋酶和甲基转移酶的功能。此外，CMV 1a蛋白在病毒移动过程中也起重要的作用。研究发现，Tcoil基因能编码甲基化转移酶，并且Tcoil可以和CMV 1a蛋白相互作用，控制CMV的传播，引发CMV系统性侵染(Kim MJ, Huh SU, Ham BK, Paek KH. A novel methyltransferase methylates cucumber mosaic virus 1a protein and promotes systemic spread. J Virol, 2008, 82: 4823-4833)。RNA2编码2a蛋白，即复制酶复合体中依赖RNA的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase，RdRP)，2a与1a蛋白协同作用形成复制复合体；RNA3编码运动蛋白(movement protein，MP)和衣壳蛋白(coat protein，CP)分别负责病毒的长距离移动和衣壳化。另外，由RNA2的亚基因组RNA4表达产生的大小为11-13KDa蛋白2b，是转录后基因沉默(post-transcriptional gene silencing，PTGS)的抑制蛋白(Brigneti G, Voinnet O, Li WX, et al. Viral pathogenicity determinants are suppressors of transgene silencing in Nicotiana benthamiana. EMBO J, 1998, 17: 6739-6746)。CMV在全世界范围内普遍发生，并且寄主范围最广，能侵染65科885种植物。因其引起病害的重要性，CMV已经成为世界范围内最重要的植物RNA病毒，也是目前研究最多的植物RNA病毒之一。

由于病毒对植物寄生性生活，其复制所需要的能量、物质场所等完全由寄主细胞提供，因而病毒病的防治十分困难。到目前为止，对病毒病的防治主要有三种方法。一是化学防治法，但因其对植物的绝对寄生性和发病的独特性使得化学防治等常规措施难以发挥作用，而且还存在化学农药的污染问题。二是可利用脱毒技术获得无毒繁殖材料。但其只适用于鳞茎、接穗等，使用范围有限。三是预防为主、综合防治，一方面消灭侵染来源和传播介体；另一方面采取增强植物抗病力、培育和推广耐病或抗病品种等。虽然这些传统方法能够不同程度的降低病毒发病的严重程度，但不能从根本上解决问题。

近年来，随着病毒分子生物学的发展，植物基因工程技术的出现为防治植物病毒病开辟了新的途径。植物抗病毒基因工程研究主要包括3个领域：一是植物病毒来源基因介导的抗性(pathogen-derived resistance，PDR)；二是植物、微生物的核糖体失活蛋白(ribosome inactivating proteins，RIPs)；三是利用植物中自然存在的抗性基因。目前PDR已成为遗传工程中增强作物对病毒抗性的主要措施之一(Prins M, Laimer M, Noris E, el at. Strategies for antiviral resistance in transgenic plants. Mol Plant Pathol, 2008, 9: 73-83)。