水稻矮缩病毒(Rice dwarf virus,RDV)是水稻普通矮缩病(Rice dwarf disease)的病原,主要依赖黑尾叶蝉Nephotettix cincticeps经卵以持久增殖方式传播.本研究采用室内试验观测了带毒与无毒的黑尾叶蝉在健康及感病水稻间的取食、产卵选择趋性.取食偏好性试验发现,无毒叶蝉对感病水稻趋性更强,从观测的第8小时开始达显著差异水平;带毒叶蝉则对健康水稻趋性更强,在观测的第24小时开始达到显著差异水平,表明RDV侵染水稻会引起黑尾叶蝉取食偏好性的改变.产卵偏好性试验发现无毒及带毒黑尾叶蝉在健康及感病水稻间3个观测指标(每植株卵块数、每卵块的卵量及每植株上的总卵量)均无显著差异,表明RDV侵染水稻对黑尾叶蝉产卵选择偏好性无显著影响.本文初步明确RDV对黑尾叶蝉取食和产卵偏好性的影响,为揭示介体昆虫-病毒-寄主植物三者之间的互作机制提供佐证.

在白背飞虱(Sogatella furcifera)获毒过程中,南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black streaked dwarf vi-rus,SRBSDV)与细胞膜上受体结合,借助网格蛋白依赖型内吞作用进入宿主细胞.组织蛋白酶D(Cathepsin D,CathD)是一种天冬氨酸蛋白酶,参与细胞内体/溶酶体内蛋白降解和病毒释放进入细胞质过程,但CathD在SRBS-DV侵染其介体白背飞虱时是否发挥作用目前尚不明确.通过RNA干扰(RNA interference,RNAi)沉默白背飞虱体内CathD基因的表达,发现沉默表达CathD基因的白背飞虱在饲喂SRBSDV后的存活率与对照组白背飞虱相比无明显差异,但会降低白背飞虱的带毒比率和带毒量;在果蝇细胞中敲低CathD同源基因的表达并感染果蝇C病毒(Drosophila C virus,DCV),细胞内DCV的复制水平与对照组相比也有明显下调.研究结果提示CathD可能通过一种保守的机制协助病毒在昆虫细胞内增殖,可以作为防控SRBSDV病害的潜在靶标分子.

在自然环境中,植物与微生物及昆虫等其它生物紧密互作.病毒、细菌、真菌等病原微生物以及昆虫危害造成植物病虫害,严重制约农业生产 ;有益微生物则与植物和谐共存,促进植物生长.例如,水稻作为世界上最重要的粮食作物之一,在其生产过程中可能会遭受各种真菌(如稻瘟菌、纹枯菌、稻曲病菌)、细菌(如白叶枯、细条病菌)、病毒(如条纹叶枯、黑条矮缩)及稻飞虱等昆虫的危害,这些均是造成产量损失的最直接因素.一旦发生病虫害,农民只得喷洒大量农药,而这严重威胁到生态和食品的安全.

[目的]白背飞虱Sogatella furcifera是南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)传播的主要介体,其唾液腺在取食和传毒的过程中都发挥着重要作用,本研究旨在通过对带毒与不带毒白背飞虱成虫的唾液腺进行转录组测序,进而比较分析找出差异表达基因,推测出唾液腺中与传毒相关的基因.[方法]利用Ion ProtonⅡ,PGM平台进行带毒与不带毒白背飞虱成虫唾液腺转录组测序,用SOAPdenovo软件从头组装,通过blastX比对进行基因注释.采用Blast2go和Blastall软件对所测基因的GO功能富集和KEGG代谢途径进行分析;采用RPKM分析差异表达基因.[结果]带毒和不带毒白背飞虱的唾液腺转录组样本的原始数据经过软件处理后分别获得52 062和51 407条unigenes序列(GenBank登录号分别为SRS851833和SRS843978),平均长度分别为639和647 bp.通过NR数据库比对,共18 431个unigenes具有同源序列,与赤拟谷盗Tribolium castaneum的同源序列最多(16.23％).所有unigenes富集到52个GO类群,240个KEGG信号通路.白背飞虱在感染南方水稻黑条矮缩病毒后,唾液腺有89个unigenes序列的表达发生变化.[结论]本研究通过比较分析带毒与不带毒白背飞虱唾液腺转录组样本后,发现有部分基因序列的表达存在差异,这些基因序列可能和病毒与载体的互作有关.转录组数据的获得为研究与取食和传毒相关的基因提供了有用的信息,从而在分子水平上为后续研究白背飞虱与SRBSDV互作机制奠定基础.

该研究从玉米高抗自交系D863F中克隆了ZmNPR1基因(GenBank登录号为MH619241)的gDNA和cDNA序列,开放阅读框长1 866 bp,编码621个氨基酸,相对分子质量67.61 kD,等电点为5.46.系统进化树比对表明,玉米ZmNPR1蛋白和高粱SbNPR1蛋白的亲缘关系较近,相似性高达97％.实时荧光定量PCR结果表明,ZmNPR1在叶片中能够被水稻黑条矮缩病毒诱导并显著上调表达.同时ZmNPR1在玉米叶片、茎、根、雄穗、雌穗以及花丝中均有表达,在雌穗和叶片中的表达量较高.研究表明,ZmNPR1可能在玉米粗缩病抗病过程中起着重要作用.

南方水稻黑条矮缩病是一种以白背飞虱为主要传播介体的病毒性病害,近年来给我国水稻生产带来巨大危害.为筛选具有南方水稻黑条矮缩病抗性的稻种资源,本研究以2812份来自国内外的栽培稻种质资源为材料,利用田间自然诱发鉴定和室内人工接种鉴定方法相结合进行南方水稻黑条矮缩病抗性鉴定,结果表明,供试材料中抗病材料比例仅为0.46％,不同地理来源、不同种质类型、不同生态地理型的抗病性水平不一致;感病材料比例达99.54％,其中包含多个我国近年来水稻生产中的主推品种,表明栽培稻资源的总体抗性水平低.结合田间自然诱发鉴定、室内人工接种鉴定和农艺性状考查,获得7份抗病表现稳定且农艺性状较好的优异抗源材料,可作为抗源亲本用于南方水稻黑条矮缩病抗性基因挖掘和水稻品种抗南方水稻黑条矮缩病改良.

玉米粗缩病是我国玉米种植区主要的病毒病害,发掘优异的抗性种质资源和选育优良抗病品种是防治玉米粗缩病最为经济有效的措施.本研究在粗缩病重病区采用田间自然发病方法,对201份玉米种质资源进行了连续2年的抗性鉴定和评价,同时采用人工接种方法对其中25份种质开展了进一步的鉴定.结果 表明,仅沈137高抗粗缩病;P138、丹3130、辽68、齐318、黄野四、CA339、H191、齐319、X178、SH15、金黄59、R18等12份自交系表现抗病,835、中自01、9046、多黄29、CA335、金黄96B、海9-21、金黄55、沈136等9份自交系表现中抗;方差分析表明,品种抗性不同年份间的鉴定结果差异极显著(F=69.999,P＜0.01).人工接种鉴定结果表明,P138、R18表现中抗,黄野四和金黄55病情指数为46.15、82.14,表现高感粗缩病,进一步验证齐319、丹3130、X178具有稳定抗病性.筛选出的抗病种质除金黄96B外,其余均选自美国的杂交种P78599,抗粗缩病玉米自交系的筛选为抗病品种培育提供了科学依据.

南方水稻黑条矮缩病是水稻主要病毒病害之一,挖掘抗源与抗性基因对南方水稻黑条矮缩病的抗病育种具有重要意义.本研究应用田间人工接毒和改良室内抗性鉴定技术,结合RT-PCR(Reverse transcription-polymerase chain reaction)检测,发现了1个育种群体对南方水稻黑条矮缩病出现抗感分离,暗示存在3个隐性抗病毒基因.通过对这个群体的单株进行抗病性鉴定,获得抗病和感病单株构建极端池,结合水稻绿色基因芯片技术快速高效的进行基因分型,完成3个抗南方水稻黑条矮缩病基因的初定位,为南方水稻黑条矮缩病的抗性育种提供理论支持.

水稻黑条矮缩病(RBSDVD,rice black-streaked dwarf virus disease)是以灰飞虱为主要传毒介体,由水稻黑条矮缩病毒(RBSDV,rice black-streaked dwarf virus)引起的一种水稻病毒性病害.介体灰飞虱一经染毒,终身带毒,但不能通过虫卵传毒.近十几年水稻黑条矮缩病在中国南方稻区广为流行,造成了水稻的严重减产.目前主要通过使用农药来防治其传毒介体灰飞虱,但由于灰飞虱种群数量大,导致其防治效果不佳,而且存在环境污染的忧患,故培育和利用抗水稻黑条矮缩病的水稻品种是综合防治水稻黑条矮缩病的基础.本文对水稻黑条矮缩病的分布及危害、抗病种质资源、抗性鉴定方法、抗病基因/QTL的定位、抗病分子机理及育种进行综述,为开展水稻黑条矮缩病抗性遗传研究和品种选育提供参考.

2021年10月22—23日,"生物科学之病毒学学术沙龙"在合肥市举办,本次会议由生物学杂志社主办,来自国内12所大学或科研机构的年轻病毒学专家作了精彩的学术报告.他们围绕病毒感染与宿主免疫机制、病毒进化与跨种传播、病毒流行病学特征、病毒诊断与防治等主题,系统深入地介绍了冠状病毒、寨卡病毒、白斑综合征病毒、番茄黄曲叶病毒、水稻锯齿叶矮缩病毒等国内外研究现状及其课题组的相关研究,并与线上和线下共计5000余人次的参会人员进行了学术交流与研讨,集中展示了我国病毒学领域研究的最新进展,促进了不同学科研究的交流和融合发展.简要概述了这次学术沙龙中的重点交流内容.