“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”概况及主要研究进展
2014-08-10卢美光姜冬梅张志想李世访
卢美光,姜冬梅,张志想,李世访
(中国农业科学院植物保护研究所,北京 100193)
会议与学术交流
“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”概况及主要研究进展
卢美光,姜冬梅,张志想,李世访*
(中国农业科学院植物保护研究所,北京 100193)
本文旨在对举办国际类病毒及卫星病毒学术研讨会的组织筹备、工作经验等进行交流,对大会学术交流所涉及的新类病毒/环状RNA分子的鉴定及其风险评估、类病毒及卫星RNA侵染导致寄主的反应、类病毒的遗传多样性和复制以及类病毒的检测技术及防治方法等四方面内容的研究亮点及新进展等进行总结,希望对广大科研工作者有一定的帮助。
类病毒; 卫星病毒; 研讨会; 主要研究进展
1 会议概况
类病毒(viroid)是迄今为止发现的最小病原物,在果树、蔬菜以及花卉等园艺作物上引起严重病害,对园艺作物的产量和质量造成严重损失。为了给类病毒及卫星病毒研究工作者搭建高水平的学术交流与科研合作平台,探讨类病毒及卫星病毒研究热点、难点问题,推动我国类病毒及卫星病毒学科的发展,中国农业科学院植物保护研究所等单位于2013年8月23-25日主办了“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”。
中国农业科学院植物保护研究所与意大利植物病毒研究所充分利用“第十届国际植物病理学大会(ICPP)”在北京召开的契机,在大会召开之前,积极组织承办“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”。2012年2月,通过中国农业科学院植物保护研究所李世访研究员和意大利植物病毒研究所Francesco Di Serio研究员的前期联系,得到“第十届国际植物病理学大会”的支持,并得到来自美国、意大利、加拿大、澳大利亚、德国、日本、巴西、西班牙、波兰、韩国及国内40余位该领域专家的积极响应。2012年3月“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”作为ICPP的卫星会议,筹备工作正式开始。
2012年3月,成立了研讨会的科学委员会和地方组织委员会。李世访研究员和Francesco Di Serio研究员为会议召集人(会议主席)。科学委员会由国际植物病毒或类病毒研究领域的8位知名专家组成,分别为:福建农林大学植物病毒研究所所长谢联辉院士,植物细胞和分子生物学研究所西班牙研究委员会(CSIC)Ricardo Flores教授,美国农业部农业研究服务中心 Robert A.Owens教授,美国加州大学河滨分校植物病理学家丁守伟教授, 意大利植物病毒研究所Francesco Di Serio研究员,日本弘前大学Teruo Sano教授,中国农业科学院植物保护研究所李世访研究员,美国国家生物技术信息中心(NCBI)鲍一明博士。 地方组织委员会由12人组成,分别为:中国农业大学韩成贵教授、周涛副教授,浙江大学生物技术研究所周雪平教授, 内蒙古大学张若芳教授,北京植物病理学会陈立新老师,中国农业科学院柑桔研究所周常勇研究员,中国农业科学院植物保护研究所邱德文、陈巨莲、李世访研究员,王立霞、卢美光副研究员,福建农林大学吴祖建教授。
经组委会申请,2012年7月获得了举办“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”的中国农业科学院批文。为加强宣传,构建了研讨会网站,设立了包含Home,Programme,Venue, Instructions to Authors,Important Deadlines,Registration,Organization,Contact Info等9个网页框架的网站,并通过几个月的网站内容充实、修改和美化,于2012年8月在ICPP网站和中国农业科学院植物保护研究所网站上正式发布。
为能顺利举办会议,组委会积极申请会议经费。2012年4月,组委会为北京植物病理学会提供“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”专项经费申报资料,为会议获得了2013年北京市科协学会学术活动专项经费的资助提供了保证。通过前期的积极准备,2013年4月申报国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(在华召开国际(地区)学术会议),并获得了国家自然科学基金委的资助。此外,经积极联系,还获得了植物病虫害生物学国家重点实验室及内蒙古大学的支持和赞助。这些单位的经费支持极大地解决了大会资金不足等问题。
通过认真考察、会议经费预算、会议地点等的比较,落实了会议场地、流程、代表住宿、餐饮、服务等相关事宜。组委会积极做好会前宣传工作,除发布两轮正式会议通知外,还通过互联网定期给相关研究领域中外学者190余人发送英文有关参会通知和会议信息、参会指南、筹备情况等资料,并提前办理相关代表签证所需的官方邀请函,住房预订等工作,及时处理会议邮件,保证了此次会议的规模和办会的质量。
经过组委会的积极筹备,由中国农业科学院植物保护研究所、北京植物病理学会、意大利植物病毒研究所和内蒙古大学主办,植物病虫害生物学国家重点实验室、中国植物病理学会、国家自然科学基金委员会协办的“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”于2013年8月23—25日在北京国际会议中心隆重召开并获得圆满成功。
有分别来自美国、意大利、法国、加拿大、澳大利亚、日本、德国、西班牙、波兰、韩国、马来西亚、挪威、爱沙尼亚、沙特阿拉伯、斯洛文尼亚和中国等16个国家科研机构、高等院校及政府部门的代表及志愿者共100多人参加了会议,其中外宾36人。大会共收到论文摘要39篇。学术研讨会上,有5位国际知名专家做了特邀报告,28位研究学者就类病毒和卫星RNA鉴定及其风险评估、类病毒和卫星RNA侵染导致的寄主反应、类病毒和卫星RNA的复制及基因多样性以及类病毒和卫星RNA的检测方法及防控技术等4个学术专题做了精彩的报告。
此次会议不仅为世界类病毒及卫星病毒研究人员搭建了一个面对面交流的平台,也促成了类病毒国际交流的常态化。经过大会组委会与国际病毒分类委员会类病毒研究小组商榷,决定下届研讨会于2015在斯洛伐克召开。
大会合影(2013.8.24)A group photo of the international workshop (August 24, 2013)
2 会议学术交流的主要研究进展
本届学术会议共有来自12个国家的28位中外研究学者做了大会报告。其中,来自国外研究人员占大多数,共有19位。来自美国Robert A.Owens教授、丁守伟教授,中国的周雪平教授、西班牙Ricardo Flores教授、德国Detlev Riesner 教授等5位知名专家分别做了题为 “Why are viroids restricted to plant hosts: Current status of a long-standing conundrum”,“Development of next-generation technologies for the identification and discovery of viruses and viroids”,“Advances in understanding begomovirus satellites”,“Recent insights into viroids and viroid-host interactions”和“Potential mRNA targets of viroid-specific small RNA”的特邀报告,其余23位研究学者做了专题报告交流。报告内容主要涉及新类病毒/环状RNA分子的鉴定及其风险评估、类病毒及卫星RNA侵染导致寄主的反应、类病毒的遗传多样性和复制、类病毒的检测技术及防治方法等4个方面。
2.1 新类病毒/环状RNA分子的鉴定及其风险评估
类病毒是迄今为止已知的最小病原物,自20世纪六、七十年代被发现以来,世界上已经报道了30多种。有趣的是,所有已发现的类病毒只侵染高等植物,而不侵染动物。对此,来自于类病毒发现者T.O.Diner实验室的国际知名教授Robert Owens提出了自己的见解。在对类病毒的发现及研究现状进行归纳总结的基础上,他指出类病毒是通过胞间连丝进行移动的,而动物的细胞间隙非常狭窄,类病毒可能无法通过,这可能是类病毒不能侵染动物的原因之一。当然,没有从动物中分离出类病毒也不能排除常用的检测技术(PAGE,RT-PCR,Northern-blot等)还不够灵敏这一可能,而高通量测序技术的出现及其在病理学领域的应用为验证这一猜测提供了强有力的手段。
来自美国的著名植物病理学家丁守伟教授针对“应用高通量测序技术发现新的病毒和类病毒”这一题目进行了详细的介绍。他在报告中指出,高通量测序结合生物信息学分析,是一种能够发现新病毒/类病毒及其新株系的新技术。病毒/类病毒侵染寄主后,在RNA沉默介导的寄主防卫反应的作用下,会产生大量的来自于病毒/类病毒基因组的小干扰RNA (small interfere RNAs,siRNA)。这些siRNA能够覆盖病毒/类病毒的整个基因组,而且不同位置处的siRNA之间能够相互重叠(overlap)。因此,通过从头拼接siRNA应该能够获得病毒/类病毒的基因组全序列或者部分片段(contig)的序列,BLAST分析拼接出的序列就可以鉴定出侵染寄主的病毒/类病毒[1-3]。应用这一策略丁教授的课题组从果蝇(Drosophila) 的细胞和蚊子体内鉴定出了一些之前未曾报道过的病毒[4]。利用高通量测序技术发现病毒的前提是已知病毒的基因组序列,对于发现序列未知的新病毒还是一个很大的挑战,但是对于新类病毒的发现来说则可以不依赖于序列的同源性。丁教授为大家介绍了一种能够不依赖于已知序列信息而发现和鉴定新环状RNA分子(如类病毒)的生物信息学程序—Progressive Filtering of Overlapping Small RNAs (PFOR)。丁教授的研究团队应用该程序从葡萄中鉴定出一种新的具有核酶活性的环状RNA分子—GHVd,推测该环状RNA分子可能是一种新的类病毒[5]。
PFOR程序为发现更多新的类病毒或者环状RNA分子提供了可能。中国农业科学院植物保护研究所李世访研究员带领的团队利用高通量测序技术结合PFOR分析技术从新疆一株老葡萄树中和烟台的苹果树中分别鉴定出一种新的环状RNA分子。葡萄中的环状RNA分子大小为328 nt,该分子与柑橘类病毒Ⅵ (CitrusviroidⅥ,CVd-Ⅵ)具有约70%的序列相似性,并且具有一致的中央保守区(central conserved region,CCR),推测其可能是一种新的类病毒。从苹果中分离出的新环状RNA分子大小为434 nt,序列多样性较高,而且其正负链均具有核酶活性(待发表)。
虽然具有灵敏度高、无检测偏好性等优点的高通量测序技术在植物病毒及类病毒检测及鉴定方面具有广阔的应用前景[6],但是,目前高通量测序的成本仍然比较高,并且数据的分析和处理要求研究人员具有较高的生物信息学分析技术,这使得传统的成本相对较低的分离、鉴定和检测技术仍然具有不可替代的作用。应用PAGE、RT-PCR等传统的技术,分离鉴定新的类病毒、鉴定类病毒的新寄主、监测类病毒的发生和流行依然是类病毒研究领域的重要内容。
来自西班牙的类病毒专家Ricardo Flores教授应用Return-PAGE和s-PAGE技术从大丽花中鉴定出一种新的类病毒-大丽花潜隐类病毒(Dahlialatentviroid, DLVd)。这一新类病毒的RNA分子大小为342 nt,与其他已知病毒的序列相似性低于56%。其基因组能够折叠成棒状的二级结构,且能够形成亚稳定的发夹结构Ⅰ和Ⅱ (Hairpin Ⅰ,Ⅱ)以及啤酒花矮化类病毒属(Hostuviroid)的CCR结构域,但与啤酒花矮化类病毒(Hopstuntviroid,HSVd)不同,DLVd并没有末端保守的发夹结构(terminal conserved hairpin,TCH),而是含有马铃薯纺锤块茎类病毒属(Pospiviroid)的末端保守区(terminal conserved region,TCR)。这表明DLVd可能是由Hostuviroid和Pospiviroid重组形成的新种。虽然DLVd与Pospiviroid的辣椒小果类病毒(Pepperchatfruitviroid,PCFVd)的亲缘关系最接近,但是它们的寄主范围截然不同。DLVd的寄主范围相对较窄,到目前为止,发现其只侵染大丽花。因此,其分类地位有待进一步的研究[7]。
提及类病毒病害,不得不说的是椰子死亡病。该病害曾经对菲律宾的椰子种植业造成几乎毁灭性的打击[8]。该病由椰子死亡类病毒(Coconutcadang-cadangviroid,CCCVd)引起[9]。CCCVd主要侵染棕榈科植物。2006和2013年间,马来西亚学者从马来西亚棕榈上也首次分离到CCCVd[10],该分离物与CCCVd油棕分离物相似性为100%,能在椰子树叶片上引起不规则的橙色斑点,而其致病机制还有待于进一步的研究。目前,已有多个国家和机构将CCCVd列为检疫性有害生物。来自澳大利亚的Randles教授系统介绍了CCCVd的发生分布、寄主范围、传播方式,对其侵染循环过程中各种可能的相关因素以及油棕作为研究CCCVd模式寄主植物的可能性进行了探讨。随着椰子树全基因组序列的测定和高通量测序技术的不断发展,热带单子叶植物中可能会发现新的类病毒,而类病毒在这些热带单子叶植物中的序列特异性及作用位点也将被揭示。
椰子死亡病的危害大,主要集中发生于菲律宾和马来西亚等东南亚国家。与椰子死亡病相比较,番茄上的类病毒病害发生的范围更广。番茄能够被多种类病毒侵染[11-12],其中,由番茄褪绿矮缩类病毒(Tomatochloroticdwarfviroid,TCDVd)引起的番茄褪绿矮缩病是严重威胁番茄生产的病害之一。目前,欧洲、美洲以及亚洲一些国家已经报道了TCDVd的发生[11,13-14]。因此,系统开展番茄类病毒病害的研究对保障番茄产业的健康发展具有重要意义。美国的凌开树教授团队主要从事番茄类病毒病害相关的基础与应用研究。他主要介绍了北美洲(主要是加拿大)温室中栽培番茄病毒及类病毒病害。RT-PCR检测结果表明:番茄上广泛存在的类病毒有:马铃薯纺锤块茎类病毒(Potatospindletuberviroid,PSTVd)[15]、番茄褪绿矮缩类病毒(Tomatochloroticdwarfviroid,TCDVd)[16-17]和墨西哥心叶茄类病毒(Mexicanpapitaviroid,MPVd)[17-18],并对这3种类病毒的检测手段、传播方式、基因多样性以及侵染不同寄主后引起的症状差异等方面进行了详细的讨论。最后,还对转基因技术、基因沉默等在类病毒与寄主互作方面的研究工作进行了展望。
目前,我国的类病毒病害比较严重的是苹果上发生的类病毒病。苹果凹果类病毒(Appledimplefruitviroid,ADFVd)是马铃薯纺锤块茎类病毒科(Pospiviroidae)苹果锈果类病毒属(Apscaviroid)的成员,能在苹果上引起典型的凹果病症,主要发生在意大利、黎巴嫩和日本[19-20]。中国农业大学周涛等研究学者利用斑点杂交、RT-PCR等分子生物学方法首次在中国地区的苹果样品中检测到了ADFVd,并对其分子生物学特性进行了分析。对中国和意大利的ADFVd分离物进行系统发育进化分析,结果显示:ADFVd的序列多样性具有明显的地域差异性(待发表)。
葡萄黄痘类病毒1(Grapevineyellowspindleviroid-1,GYSVd-1)在澳大利亚地区的葡萄上广泛发生[21],来自澳大利亚的Randles教授介绍了一种可以从葡萄酒中提取RNA的方法,并利用该方法证实GYSVd-1、GYSVd-2和葡萄茎痘伴随病毒(Grapevinerootstockstemlesionassociatedvirus,GRSPaV)的RNA分子能够历经葡萄酒发酵工艺而留存下来,对不同葡萄酒中cDNA的深度分析可能会鉴定出更多的类病毒和病毒(结果尚未发表)。
PSTVd已经被多个国家列为有害生物检验检疫对象,来自欧洲食品安全局(EFSA)的意大利学者Stancanelli详细介绍了PSTVd等9种类病毒被欧盟列为有害生物检验检疫对象的原因和流程。首先,EFSA的植物卫生(PLH)科学小组对植物上的有害生物进行风险评估,包括寄主范围、传播方式、对其他植物的潜在威胁等生物学特性和流行病学特征等,根据评价结果向欧盟委员会建议是否列为检验检疫性病害。在世界贸易组织关于卫生和植物检疫措施应用协定的基础上,欧盟委员会根据联合国粮食与农业组织(FAO)国际植物保护公约(IPPC)细则制定或修改植物检疫规章制度。
2.2 类病毒及卫星RNA侵染导致的寄主反应
除了发现和鉴定新的类病毒外,对致病机制的解析也是类病毒研究领域重要的问题之一。虽然类病毒不能编码任何多肽或蛋白,但是能够成功地侵入寄主,并且在寄主体内完成自我复制,建立起系统侵染,而且在一些作物上还能够引发明显的病症。毫无疑问,类病毒的这些生物学功能的实现必然要依赖于寄主的某些蛋白质或者其他因子。即:类病毒的RNA分子能够与寄主的一些蛋白质或者其他因子相互作用,这一相互作用可能引发寄主的信号传导、基因表达及代谢途径等的变化,从而引发症状的表现[22-23]。此外,类病毒也可能通过RNA沉默作用来影响寄主基因的表达[24-25]。研究RNA沉默在类病毒致病过程中的作用机制也是目前类病毒研究的热点之一。本届学术会议有几位研究人员围绕着这一问题做了详细的报告。
Ricardo Flores教授以PSTVd为例,讲述了可能参与类病毒与寄主互作的AGO蛋白以及类病毒的不同结构在与寄主互作中的可能作用。来自德国的Riesner教授同样以PSTVd为例,讲述了PSTVd二级结构中不同结构域内的各种Loop结构在PSTVd复制过程中的作用,并阐述了致病区(pathogenicity region,P)的核苷酸在侵染过程中产生类病毒特异的小RNA(sRNA),通RNA沉默作用干扰寄主mRNA的表达而致病[26]。
来自意大利的Di Serio教授以桃潜隐花叶类病毒(Peachlatentmosaicviroid,PLMVd)为例,介绍了如何利用高通量测序方法研究类病毒来源的sRNA在致病中的作用,研究类病毒与寄主的互作关系。其研究结果表明:PLMVd来源的sRNA靶向于寄主植物的mRNA分子,为“类病毒来源的sRNA可以靶向作用于寄主的mRNA分子使其降解/沉默,从而引起植物病症”这一理论假设提供了实验证据[27]。
来自西班牙的研究学者Gomez以啤酒花矮化类病毒(Hopstuntviroid,HSVd)与其寄主植物黄瓜为例,通过试验证明了在感染HSVd的黄瓜植株内,累积了大量核糖体RNA(rRNA)的前体及核糖体来源的sRNA,而且HSVd的侵染导致黄瓜核糖体DNA甲基化的改变,因此HSVd侵染寄主后可能通过参与寄主植物体内转录调控机制的方式引起植物病症。从而为“类病毒来源的sRNA可能是作为植物病症的诱发子参与介导了寄主内源性mRNA降解”这一理论假设提供了实验依据[28]。
来自加拿大的研究学者Adkar-Purushothama将PSTVd的强毒株系和弱毒株系分别接种到番茄上后,对接种后植株中的sRNA和miRNA进行了分析,发现类病毒来源的sRNA在PSTVd弱毒株系侵染的植株中数量较少,类病毒的侵染能够影响寄主植物体内特定miRNA的数量,而且能够靶向DNA复制和细胞分裂相关的基因(待发表)。
日本著名类病毒研究学者Teruo Sano教授一直致力于HSVd与啤酒花的互作机制研究。经过长时间的接种试验,源自葡萄的HSVd分离物在啤酒花上持续侵染的过程中发生了5个碱基的变异,演变为现在的HSVd-啤酒花分离物,此分离物对葡萄和黄瓜的侵染力下降,这可能是HSVd进化过程中的取舍效应(trade-off),以利于HSVd-啤酒花分离物在啤酒花上存活。HSVd啤酒花分离物上的部分碱基变异能够使HSVd逃脱寄主植物基因沉默介导的防卫反应(待发表)。
植物病毒卫星是指依赖于植物病毒进行复制的核酸分子。在植物RNA病毒中,小分子核酸(如卫星RNA)广泛存在,但直到1997 年,卫星DNA才从澳大利亚番茄曲叶病毒(ToLCV)感染的病株中分离到。基因组为单链环状DNA的双生病毒在世界范围内广泛发生,而且在多种重要的经济作物上引起严重危害。来自浙江大学的周雪平教授对双生病毒科Begomovirus病毒属病毒及其卫星DNA分子的研究进展进行了总结,指出单组分双生病毒常伴随卫星DNA分子(DNAα/DNAβ)。DNAβ是单组分双生病毒诱导寄主产生典型症状所必需的致病决定因子,并与辅助病毒构成双生病毒DNAβ病害复合体,进一步加重危害。同时,所有的DNAβ在其互补链上都编码一个保守的βC1开放阅读框。研究表明:βC1蛋白可以抑制寄主的茉莉酸信号转导途径,并且可以作为RNA沉默抑制子抑制寄主的RNA沉默防御反应。此外,DNAα通常与DNAβ同时出现,DNAα是致病非必需的,具体功能还有待进一步的研究。现代分子生物学技术的不断发展将有助于发现新的双生病毒及其卫星病毒,也将有助于进一步理解卫星DNA分子的全球多样性及其与辅助病毒之间的进化关系。
病毒卫星RNA分子依赖其辅助病毒进行复制、蛋白包裹、移动和传播,而它们也在不同程度上影响辅助病毒的致病性。西南大学申晚霞博士利用本氏烟在感染黄瓜花叶病毒(CMV)强、弱两株系(Fny-CMV,Q-CMV)以及有无卫星RNA(Y-sat RNA)处理下miR168的表达量,分析了病毒的沉默抑制子(VSR)和Y-sat RNA之间的相互关系。其研究结果验证了Y-sat RNA能够减轻其辅助病毒在烟草上引起的症状的假说(待发表)。
2.3 类病毒的复制及基因多样性
在长期的进化过程中,类病毒的种群结构因突变的发生而不断变化,但所有类病毒的种群结构均符合“准种”模式,这种结构对类病毒的致病性和进化具有重要影响。
类病毒结构简单,不编码蛋白,通过RNA在寄主中的自我复制完成其全部的生物学功能,因此,类病毒可用于研究RNA复制及系统侵染过程中RNA结构变异的作用。来自波兰的Wiesyk对PSTVd可变区(V区)的碱基进行突变后接种番茄,对其子代序列的分析结果表明:PSTVd在进化过程中不断地发生变异;V区部分碱基变异会影响PSTVd的侵染和症状表达;V区碱基变异时PSTVd会进行回复突变或者自动调整其他位置序列使其结构最优化以利于PSTVd的复制和侵染;PSTVd在番茄根茎中的基因稳定性高于叶片。
桃潜隐花叶类病毒(PLMVd)是桃树上广泛存在的一种类病毒,能够导致桃树寿命缩短,对其他病害敏感,果品质量下降等。来自华中农业大学的徐文兴博士对3种不同症状桃树上的PLMVd进行了序列多样性分析,结果发现:每个PLMVd都遵循“准种”模式,主流序列占序列总数的41%~50%。构建主流序列的侵染性克隆,经体外转录接种不同的桃树无毒苗,证明了PLMVd上第338位碱基变异是桃树叶片黄化和萎黄的病因,同时也证明了PLMVd的致病区位于其二级结构上的第11个Loop(L11)内[29]。
类病毒通过滚环模式进行复制,由于自身不能编码任何蛋白,类病毒需要在寄主因子的参与下由线状分子环化成为环状RNA分子。来自西班牙的研究学者Daros对类病毒RNA自我环化反应过程中的连接酶进行了深入研究,一方面,通过试验证明了番茄中的DNA连接酶Ⅰ可作为RNA连接酶催化PSTVd的环化反应;另一方面,还通过试验证明了茄子中的tRNA连接酶能够催化鳄梨日斑类病毒科(Avsunviroidae)所有4种类病毒的自我环化反应[30]。
目前为止,已有24个国家报道了菊花矮化类病毒(CSVd),其中16个国家报道了CSVd的序列[31]。来自韩国的研究学者Ju-Yeon Yoon对目前已报道的117个CSVd分离物进行了序列多样性分析,结果表明:多个国家的CSVd分离物序列相似,117个CSVd分离物的序列分为80种,各序列间相似性大约为95.5%~100%之间,CSVd序列无明显的地区差异性[32]。
柑橘矮化类病毒(CDVd)是柑橘矮化病的病原,来自意大利的研究学者Tessitori将自然界中分离到的CDVd分离物接种不同品种的柑橘,通过分析其子代序列的多样性,证明了不同的寄主对CDVd的进化及子代序列多样性起重要作用[33]。
2.4 类病毒的检测方法与防治技术
类病毒具有极高的稳定性,且传染性强,建立快速、灵敏、准确、有效的检测方法,不仅能够快速发现病原,降低检测成本,省时省力,还将有助于快速调查类病毒的发生分布情况,对类病毒的防治具有重要意义。
2007年,中国将马铃薯纺锤块茎类病毒(PSTVd)列为检疫性有害生物,从种苗到大田种薯以及商品薯的质量安全普查结果显示,PSTVd已经广泛存在于中国的马铃薯主产区,并且呈现上升的趋势,部分地块马铃薯类病毒侵染率高达80%[34-35]。来自黑龙江省农业科学院的研究学者吕典秋带领的团队研发了一种灵敏度高、可用于快速检测PSTVd的核酸斑点杂交(NASH)试剂盒[36],介绍了PSTVd的防治方法,并详细讲述了RNA干扰技术在防治PSTVd病害方面的研究进展。
PSTVd能够侵染多种重要作物,且在水中能存活达一个月之久。来自斯洛文尼亚的研究学者Ravnikar建立了一种逆转录环介导等温扩增(RT-LAMP)方法[37],可以从植株的不同部位(包括茎、叶片、种子等)检测PSTVd,该方法灵敏度高、成本低,取样不受时空限制,30 min内即可完成检测。其建立的CIM浓缩法有助于追踪类病毒在水中的传播途径,具有流行病学意义。
椰子死亡类病毒(CCCVd)曾导致菲律宾的椰子大量死亡,马来西亚的棕榈中也发现了CCCVd,但是浓度极低,因此传统的分子生物学方法并不适用,来自马来西亚的研究学者Sathis建立了一种快速有效的基于SYBR-green染料的实时荧光定量PCR检测方法,可以检测到棕榈中浓度极低的CCCVd(待发表)。
来自中国农业科学院植物保护研究所的姜冬梅博士介绍了锦紫苏类病毒(CbVds)在中国的发生分布情况,建立了两种CbVds快速检测方法[38-39]:Sap-direct RT-PCR法和通用探针快速杂交法。Sap-direct RT-PCR法中,利用移液器直接吸取锦紫苏茎和叶的汁液作为RT-PCR的模板,通过一次PCR就可以确定被检植株是否感染了CbVds以及感染类病毒的种类。通用探针快速杂交法中,8CCR探针可以通过斑点杂交一次性确定样品中是否携带CbVds,通过Northern杂交技术可以一次性确定样品中感染CbVds的种类。这两种快速检测方法简单高效,成本较低,适用于CbVds的批量检测及大规模调查,对其他类病毒,甚至病毒快速检测方法的建立也具有借鉴意义。
北京出入境检验检疫局邓丛良博士以葡萄上的5种类病毒为例,介绍了利用纳米磁珠技术检测植物类病毒的方法[40-41]。该方法10 min内即可完成类病毒核酸的提取,与同类植物RNA提取试剂盒相比,具有操作简单、快捷、稳定的特点,并且其检测类病毒的灵敏度比同类植物RNA提取试剂盒高10到100倍。
CSVd属于马铃薯块茎类病毒科(Pospiviroidae),是菊花上广泛存在的一种类病毒。‘Yellow Empire’品种的菊花是挪威的一种重要观赏植物,CSVd能够严重影响该品种菊花的观赏价值和经济价值。西北农林科技大学的张智博博士生介绍了一种利用冷冻处理方法去除CSVd的脱毒技术。感染CSVd的植物材料在低温环境中保持一段时间后,其感染CSVd的植物细胞明显减少,低温处理与茎尖培养相结合可能会对感染CSVd的菊花进行有效的脱毒(待发表)。
3 结束语
“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”是类病毒及卫星病毒研究领域的首次全球性国际学术会议,本次大会收获不少,得到同行专家的极大关注和重视,聚集了许多该研究领域的国际知名专家,传递了类病毒及卫星病毒相关研究的最新进展,为广大科技工作者提供了较高水平的国际交流与合作的平台。同时,大会在北京成功召开,提高了中国农业科学院植物保护研究所科研团队在该研究领域的地位和声望,积累了许多组织国际会议的工作经验,为本团队研究生提供了志愿者锻炼的机会。最后,“国际类病毒及卫星病毒学术研讨会”组委会衷心感谢对大会给予大力支持的科研院所、高等院校、学会等有关单位和会议全体工作人员以及志愿者和所有参会代表。
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Overviewandmainresearchprogressof“InternationalWorkshoponViroidsandSatelliteRNAs(IWVdS)”
Lu Meiguang,Jiang Dongmei,Zhang Zhixiang,Li Shifang
(InstituteofPlantProtection,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China)
The purpose of this paper is to share experiences on how we held the “International Workshop on Viroids and Satellite RNAs” (IWVdS) and summarize the main research progresses and highlights of the plenary lectures on four sessions, including “Identification and Characterization of New/Emerging Viroids/viroid-like RNAs and Risk Assessment”, “Plant Responses to Viroids and Satellite RNA’s Infections”, “Genetic Diversity and Replication of Viroids” and “Detection Methods and Control of Viroids”.We hope that it is helpful to the related scientific researchers.
viroid; satellite RNAs; international workshop; main research progress
2013-11-17
: 2013-11-19
国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目(在华召开国际(地区)学术会议)(31310303047);公益性行业(农业)科研专项(201203076)
S 432.41
: ADOI: 10.3969/j.issn.0529-1542.2014.01.004
* 通信作者 E-mail:sfli@ippcaas.cn