花椰菜花叶病毒,简称CaMV。英文名(Cauliflower mosaic virus)是花椰菜花叶病毒科(Caulimaviridae)花椰菜花叶病毒属(Caulimovirus)的典型种类。该科病毒复制时经过反转录阶段,基因组为双链DNA。
花椰菜花叶病毒病毒粒体为等轴球形,直径50 nm,存在于细胞质内含体(cytoplasmicinclusion body)中。病毒基因组由约8 kb的双链环状DNA组成,双链环状DNA中的一条链有1个不连续区,互补链上有2个,包含6个ORF。
花椰菜花叶病毒属成员通过射虫以半持久性方式传播,需要辅助组分的参与。CaMV的辅助组分需在获毒过程中或之前被蚜虫获得。
发现与命名
Brunt(1966)首次指出与花椰菜花叶病毒有关的病毒。他报道花椰菜花叶病毒(CaMV)和大理花花叶病毒(DaMV)在血清学上有关系,它们具有共同的形态、自然传染方法、病毒一介体关系和细胞内含体类型。尽管没有共同的宿主,他得出这些病毒有很近缘的关系。因为它们在许多其他性质上有相似性。后来很快发现花椰菜花叶病毒含有双链脱氧核糖核酸(Shepherd等,1968),并发现香石竹蚀环在血清学上与CaMV和DaMV有关系(Hollings和Stone,1969)。这样导致国际病毒分类委员会(1CTV)植物病毒分会建议成立一个组,它是由蚜虫传染,含DNA的病毒,以CaMV为代表成员,并命名为花椰菜花叶病毒组(Har-rison等,1971)。此组及其名称已得到ICTV认可(Fenner,1976)。
花椰菜花叶病毒组已有7个已知成员和两个可能成员。此组总共侵染8—10个植物科。尽管缺少共同的宿主植物,但各个病毒的性质却非常相似。
特征
形态结构
花椰菜花叶病毒为脱氧核糖核酸病毒,质粒为等轴对称,近似球状,直径约50毫微米。把制剂置于铜网上空气干燥,电镜观察时质粒变扁。用冰冻干燥法可防止这种现象。12-磷钨酸钾能渗透入质粒,出现直径为60毫微米的‘空心。和直径20毫微米的中心孔。用食用醋酸染色,质粒直径为45毫微米,染色液不渗入质粒。几种蚜虫以非持续方式或半持续方式传播,也易以机械方式进行传播。仅发现于温带广泛种植的十字花科上。
分子特征
CaMV的DNA分子是双链尾旋的环状分子,在电镜下观察DNA分子的很大一部分常呈扭曲构型,其大小约8kb,相对分子质量为5×10^6。由于出现位点特异性的单链断裂,它不能形成共价闭合环。这些对核酸酶敏感的单链断裂并不形成裂隙, CaMV的脱氧核糖核酸结构是寡聚核苷酸的重叠区,在顺序上是互补的,因而形成一个较短的三链结构。
地理分布
花椰菜花叶病毒广泛分布全世界,特别是温带。
寄主范围及症状
寄主范围
花椰菜花叶病毒除了克利夫兰烟(Nicotiana clevelandii)外(Hills&Campbell,1968),据报道,寄主仅限于十字花科。病毒易摩擦接触传播。
寄主症状
花椰菜(芸薹属 oleracea var.botrytis),通常接种叶无症状,系统感染的叶片最初明脉,逐渐沿叶脉变绿,有些品种只表现轻微持续的明脉;特别在高温下,慢性感染株可能变成隐症。
油莱品种Tendergreen mustard,有些接种叶上表现局部褪绿斑,系统症状为明脉,然后变成褪绿斑驳。
植物病害
花椰菜花叶病毒在许多十字花科植物和观赏种类植物上引起花叶和斑驳病害,特别是油菜(芸薹属 campestris)和甘蓝(S.olarace,a)的各品种。常见同芜菁花叶病毒复合感染。
病毒传播
花椰菜花叶病毒已有报道至少有雹27种蚜虫以非持续或半持续方式传毒,各龄幼虫均能传毒,且无循回期。蚜虫能在1一2分钟内获取病毒,随即在1分钟内接种到宿主植物上。桃蚜(Myms户ersicae)可持续传毒3小时,显然比典型的非持续性病毒要长,这种传毒持续的时间,不受获毒以后取食活动的影响(Hamlyn,1955)。 无种子传播无报道。
形态及特性
花叶病毒(caulimovimses)种群由6—19种病毒组成,其中研究最多的是花椰菜花叶病毒(CaMV)。CaMV粒子是等长的二十面球状体,直径大约为50 nm,每个颗粒含有双链脱氧核糖核酸。在被感染的植物细胞中它们被包含在一种位于细胞质内的包涵体内,包涵体可能是它复制和储存的场所。它可以感染十字花科,如甘蓝、花椰菜、芜菁、油菜等。不同CaMV病毒株的毒性不同,从非常温和型到致死型的都有。虽然蚜虫是它的传毒昆虫,但通过机械接种它也可感染。
病毒与细胞关系
花椰菜花叶病毒质粒仅发现于感染的细胞质中。慢性感染的植株中,病毒质粒通常与颗粒状、电子致密状物质结合在一起,形成明显的内含体。这些内含体完全形成后,呈致密的椭圆状体且有液泡,但没有膜,病毒质粒随机分布于这颗粒状的基质中,大多数在靠近内含体的周围和液泡里。撕下表皮条,用0.5gSS的荧光桃红染色6分钟,然后用水充分漂洗多余染色液,在每个细胞的细胞质中染色较深地方(微红至粉红)均能见到略呈球状内含体。可作为病毒的诊断依据。
病毒利用
病毒可提供转基因植物所用的控制元件
花椰菜花叶病毒可作为一些植物病毒的核酸序列作为脱氧核糖核酸和RNA转录的启动子、mRNA翻译的增强子用于转基因载体中,对提高基因转录活性非常有用。最为常用的是花椰菜花叶病毒的35 S启动子,在许多转基因表达载体中被用于表达目标基因。
病毒作为基因表达载体
花椰菜花叶病毒基因组一般较小,易于进行遗传操作,且侵染过程简单,因而利用植物病毒载体表达外源基因在生物技术领域具有潜在的应用优势。DNA病毒由于容易操作,首先被用来做基因载体研究。花椰菜花叶病毒是第一个被改造用来表达外源基因的病毒,随后双生病毒也用来表达外源基因。目前越来越多的核糖核酸病毒被改造为载体
用于植物基因功能研究
花椰菜花叶病毒作为载体在研究植物基因功能方面具有优势。在植物功能基因研究中既可以利用病毒表达载体快速过量表达植物基因,也可以使用病毒沉默载体快速沉默植物基因。前者与前面提到的表达外源基因类似,后者则是将植物基因或部分片段整合到一种病毒载体中,可使植物中的一种同源基因发生沉默,从而鉴定基因的功能,这种技术被称为病毒诱导的基因沉默
病毒防治
花椰菜花叶病毒病没有特效药物,主要采取以下方法综合防治:
1.选用抗病毒病品种。
2.适时播种,阴棚育苗,防止高温暴晒。
3.苗期防蚜虫至关重要,要尽可能把传毒蚜虫消灭在毒源植株上,防治蚜虫的药物有40%乐果1 000倍液(早期现花前使用)、灭杀毙3000倍液、一遍净。
4.要大坨移苗,定植后及时浇水,早缓苗快生长,防止高温下感染病毒。
5.试用充分腐熟的有机肥料。
6.中耕除草作业时避免伤叶伤根,以减少病毒传播途径。
7.防治病毒病的药物有病毒A600倍液,病毒K500倍液等,5~7天喷1次,连续喷2或3次。
医学意义
据《植物学报》报道,普渡大学研究人员发现,常见的花椰菜花叶病毒(CaMV)和造成艾滋病的HIV病毒,用同样的过程在其寄生的细胞内繁衍、扩散疾病。人类应该能够从植物病毒研究中获取灵感,使HIV病毒停止复制。
参考资料美研究人员发现人类可以从植物病毒研究中获取灵感.中华人民共和国科学技术部.2024-04-08