花椰菜花葉病毒,簡稱CaMV。英文名(Cauliflower mosaic virus)是花椰菜花葉病毒科(Caulimaviridae)花椰菜花葉病毒屬(Caulimovirus)的典型種類。該科病毒復制時經過反轉錄階段,基因組為雙鏈DNA。
花椰菜花葉病毒病毒粒體為等軸球形,直徑50 nm,存在于細胞質內含體(cytoplasmicinclusion body)中。病毒基因組由約8 kb的雙鏈環狀DNA組成,雙鏈環狀DNA中的一條鏈有1個不連續區,互補鏈上有2個,包含6個ORF。
花椰菜花葉病毒屬成員通過射蟲以半持久性方式傳播,需要輔助組分的參與。CaMV的輔助組分需在獲毒過程中或之前被蚜蟲獲得。
發現與命名
Brunt(1966)首次指出與花椰菜花葉病毒有關的病毒。他報道花椰菜花葉病毒(CaMV)和大理花花葉病毒(DaMV)在血清學上有關系,它們具有共同的形態、自然傳染方法、病毒一介體關系和細胞內含體類型。盡管沒有共同的宿主,他得出這些病毒有很近緣的關系。因為它們在許多其他性質上有相似性。后來很快發現花椰菜花葉病毒含有雙鏈脫氧核糖核酸(Shepherd等,1968),并發現香石竹蝕環在血清學上與CaMV和DaMV有關系(Hollings和Stone,1969)。這樣導致國際病毒分類委員會(1CTV)植物病毒分會建議成立一個組,它是由蚜蟲傳染,含DNA的病毒,以CaMV為代表成員,并命名為花椰菜花葉病毒組(Har-rison等,1971)。此組及其名稱已得到ICTV認可(Fenner,1976)。
花椰菜花葉病毒組已有7個已知成員和兩個可能成員。此組總共侵染8—10個植物科。盡管缺少共同的宿主植物,但各個病毒的性質卻非常相似。
特征
形態結構
花椰菜花葉病毒為脫氧核糖核酸病毒,質粒為等軸對稱,近似球狀,直徑約50毫微米。把制劑置于銅網上空氣干燥,電鏡觀察時質粒變扁。用冰凍干燥法可防止這種現象。12-磷鎢酸鉀能滲透入質粒,出現直徑為60毫微米的‘空心。和直徑20毫微米的中心孔。用食用醋酸染色,質粒直徑為45毫微米,染色液不滲入質粒。幾種蚜蟲以非持續方式或半持續方式傳播,也易以機械方式進行傳播。僅發現于溫帶廣泛種植的十字花科上。
分子特征
CaMV的DNA分子是雙鏈尾旋的環狀分子,在電鏡下觀察DNA分子的很大一部分常呈扭曲構型,其大小約8kb,相對分子質量為5×10^6。由于出現位點特異性的單鏈斷裂,它不能形成共價閉合環。這些對核酸酶敏感的單鏈斷裂并不形成裂隙, CaMV的脫氧核糖核酸結構是寡聚核苷酸的重疊區,在順序上是互補的,因而形成一個較短的三鏈結構。
地理分布
花椰菜花葉病毒廣泛分布全世界,特別是溫帶。
寄主范圍及癥狀
寄主范圍
花椰菜花葉病毒除了克利夫蘭煙(Nicotiana clevelandii)外(Hills&Campbell,1968),據報道,寄主僅限于十字花科。病毒易摩擦接觸傳播。
寄主癥狀
花椰菜(蕓薹屬 oleracea var.botrytis),通常接種葉無癥狀,系統感染的葉片最初明脈,逐漸沿葉脈變綠,有些品種只表現輕微持續的明脈;特別在高溫下,慢性感染株可能變成隱癥。
油萊品種Tendergreen mustard,有些接種葉上表現局部褪綠斑,系統癥狀為明脈,然后變成褪綠斑駁。
植物病害
花椰菜花葉病毒在許多十字花科植物和觀賞種類植物上引起花葉和斑駁病害,特別是油菜(蕓薹屬 campestris)和甘藍(S.olarace,a)的各品種。常見同蕪菁花葉病毒復合感染。
病毒傳播
花椰菜花葉病毒已有報道至少有雹27種蚜蟲以非持續或半持續方式傳毒,各齡幼蟲均能傳毒,且無循回期。蚜蟲能在1一2分鐘內獲取病毒,隨即在1分鐘內接種到宿主植物上。桃蚜(Myms戶ersicae)可持續傳毒3小時,顯然比典型的非持續性病毒要長,這種傳毒持續的時間,不受獲毒以后取食活動的影響(Hamlyn,1955)。 無種子傳播無報道。
形態及特性
花葉病毒(caulimovimses)種群由6—19種病毒組成,其中研究最多的是花椰菜花葉病毒(CaMV)。CaMV粒子是等長的二十面球狀體,直徑大約為50 nm,每個顆粒含有雙鏈脫氧核糖核酸。在被感染的植物細胞中它們被包含在一種位于細胞質內的包涵體內,包涵體可能是它復制和儲存的場所。它可以感染十字花科,如甘藍、花椰菜、蕪菁、油菜等。不同CaMV病毒株的毒性不同,從非常溫和型到致死型的都有。雖然蚜蟲是它的傳毒昆蟲,但通過機械接種它也可感染。
病毒與細胞關系
花椰菜花葉病毒質粒僅發現于感染的細胞質中。慢性感染的植株中,病毒質粒通常與顆粒狀、電子致密狀物質結合在一起,形成明顯的內含體。這些內含體完全形成后,呈致密的橢圓狀體且有液泡,但沒有膜,病毒質粒隨機分布于這顆粒狀的基質中,大多數在靠近內含體的周圍和液泡里。撕下表皮條,用0.5gSS的熒光桃紅染色6分鐘,然后用水充分漂洗多余染色液,在每個細胞的細胞質中染色較深地方(微紅至粉紅)均能見到略呈球狀內含體。可作為病毒的診斷依據。
病毒利用
病毒可提供轉基因植物所用的控制元件
花椰菜花葉病毒可作為一些植物病毒的核酸序列作為脫氧核糖核酸和RNA轉錄的啟動子、mRNA翻譯的增強子用于轉基因載體中,對提高基因轉錄活性非常有用。最為常用的是花椰菜花葉病毒的35 S啟動子,在許多轉基因表達載體中被用于表達目標基因。
病毒作為基因表達載體
花椰菜花葉病毒基因組一般較小,易于進行遺傳操作,且侵染過程簡單,因而利用植物病毒載體表達外源基因在生物技術領域具有潛在的應用優勢。DNA病毒由于容易操作,首先被用來做基因載體研究。花椰菜花葉病毒是第一個被改造用來表達外源基因的病毒,隨后雙生病毒也用來表達外源基因。目前越來越多的核糖核酸病毒被改造為載體
用于植物基因功能研究
花椰菜花葉病毒作為載體在研究植物基因功能方面具有優勢。在植物功能基因研究中既可以利用病毒表達載體快速過量表達植物基因,也可以使用病毒沉默載體快速沉默植物基因。前者與前面提到的表達外源基因類似,后者則是將植物基因或部分片段整合到一種病毒載體中,可使植物中的一種同源基因發生沉默,從而鑒定基因的功能,這種技術被稱為病毒誘導的基因沉默
病毒防治
花椰菜花葉病毒病沒有特效藥物,主要采取以下方法綜合防治:
1.選用抗病毒病品種。
2.適時播種,陰棚育苗,防止高溫暴曬。
3.苗期防蚜蟲至關重要,要盡可能把傳毒蚜蟲消滅在毒源植株上,防治蚜蟲的藥物有40%樂果1 000倍液(早期現花前使用)、滅殺斃3000倍液、一遍凈。
4.要大坨移苗,定植后及時澆水,早緩苗快生長,防止高溫下感染病毒。
5.試用充分腐熟的有機肥料。
6.中耕除草作業時避免傷葉傷根,以減少病毒傳播途徑。
7.防治病毒病的藥物有病毒A600倍液,病毒K500倍液等,5~7天噴1次,連續噴2或3次。
醫學意義
據《植物學報》報道,普渡大學研究人員發現,常見的花椰菜花葉病毒(CaMV)和造成艾滋病的HIV病毒,用同樣的過程在其寄生的細胞內繁衍、擴散疾病。人類應該能夠從植物病毒研究中獲取靈感,使HIV病毒停止復制。?
參考資料 >
美研究人員發現人類可以從植物病毒研究中獲取靈感.中華人民共和國科學技術部.2024-04-08