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十年磨一剑,我校陶小荣团队建立首个植物多分体负义链RNA病毒反向遗传学体系

2019-12-27来源:植物保护学院作者:陶小荣

2019年12月26日,国际综合性学术期刊美国科学院院报《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》(五年影响因子10.600)在线发表了我校植物病毒学实验室一项最新研究成果,研究论文题为《Rescue of tomato spotted wilt virus entirely from complementary DNAclones》,该研究成功拯救出番茄斑萎病毒,首次建立植物多分体负链RNA病毒的反向遗传学体系。


负链RNA病毒不仅包括严重危害人类健康的动物病毒,还包括对农艺生产具有严重威胁的植物病毒。番茄斑萎病毒(TSWV)是最重要的植物负链RNA病毒之一,能侵染1000多种植物,对全球经济和园艺作物安全构成重大威胁,在目前1200多种植物病毒中位列十大最重要植物病毒之二。番茄斑萎病毒也是研究植物多分体负义链RNA病毒的重要模式病毒。反向遗传学体系是研究病毒基因功能的重要基础,尽管20多年前已经建立了多个动物多分体负链RNA病毒的反向遗传学系统,但迄今为止还没有成功建立植物多分体负链RNA病毒的反向遗传学系统。全世界很多实验室以番茄斑萎病毒为模式尝试利用动物的体系构建植物多分体负义链RNA病毒的反向遗传学系统,但20多年过去了,在植物多分体负义链RNA病毒的这个体系上始终没有突破。陶小荣教授自2010年入职南京农业大学重新组建植物病毒学实验室以来,一直致力于建立番茄斑萎病毒的反向遗传学体系,在实验室三代博士研究生的接力下,经过将近10年的不懈努力和持续攻关,10年磨一剑,终于攻克了这一难关,成功建立了番茄斑萎病毒的反向遗传学体系,是全世界首个成功建立的植物多分体负链RNA病毒的反向遗传学体系。

课题组通过艰难的历程首先明确了驱动病毒基因组RNA的合适的启动子,接着实现对将近330kDa 病毒复制酶在植物中成功表达,在此基础上建立了番茄斑萎病毒的微型基因组复制体系,同时建立了病毒微型基因组复制的移动体系。在拯救建立全长病毒基因组时,课题组又碰到过表达病毒复制酶干扰病毒拯救,基因组M RNA无法被拯救,表达病毒抑制子NSs干扰基因组SRNA的拯救等一系列问题,课题组再通过一系列的优化,最终成功实现番茄斑萎病毒全长侵染性cDNA克隆的拯救,拯救的病毒可以携带eGFP报告基因系统侵染植物。番茄斑萎病毒反向遗传学系统的建立提供了对该病毒的侵染和致病机制进行深入系统的研究的关键体系,这也意味着植物多分体负链RNA病毒研究新时代的到来。

近年来,南京农业大学分子植物病毒学实验室在负责人陶小荣教授的带领下围绕以番茄斑萎病毒和水稻条纹病毒为代表的植物多分体负义链RNA病毒的致病机制和寄主植物的抗病机制等方面开展了深入而系统的研究,研究成果相继在Plant Cell、Molecular Plant、PLoS Pathogens、Journal of Virology、Journal of BiologicalChemistry等期刊发表,受到了国内外同行的高度认可。

该论文第一署名单位为南京农业大学,植保学院博士生冯明峰为论文第一作者,陶小荣教授为通讯作者。浙江大学农业生物学与环境科学分析中心的洪健研究员、谢礼博士,云南省农业科学院张仲凯研究员和荷兰瓦赫宁根大学RichardKormelink博士参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金杰出青年基金和重点项目等的资助。



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