近日,The ISME journal在线发表了华中农业大学植物科学技术学院和茶学系合作的最新研究结果,从茶树真菌内发现一种新的金色病毒(命名为茶拟盘多毛孢金色病毒1,Pestalotiopsis theae chrysovirus 1, PtCV1)可以介导茶树病原真菌营养型的转变:感染病毒可使茶树病原真菌-茶拟盘多毛孢菌由致病菌转换为内生真菌,脱除病毒可以使内生真菌转变为致病菌;该内生态菌株可以介导茶树对同种致病态菌株真菌产生强烈的防病作用。
图1中A(Ⅱ)表示病毒茶拟盘多毛孢菌株LI41-1接种茶叶具有强致病性,(Ⅲ)表示转染PtCV1后的LI41-1T1菌株接种茶叶不引起发病且具有对该致病菌株产生强烈的防病作用;B表示菌落分离、细胞切片和dsRNA提取显示LI41-1T1菌株的内生性和对寄主细胞的保护作用。
图 1 PtCV1对LI41-1T1菌株生长的影响(B)和对茶叶的保护作用(A)
通常认为真菌在茶树内以单一的生活营养状态存在:寄生、腐生或共生方式生存。前者为植物病原真菌,可以引起茶树病害,每年对茶叶造成一定的产量损失和品质下降;后者为内生真菌,可与茶树互惠共生或共栖共生,不但不会致病,还可增强茶树的抗逆能力。前人较多研究表明环境和营养的变化可以暂时影响真菌的营养状态变化,但关于自然界中是否存在一些生物因子可以逆转同一种真菌的营养状态的研究较少。
本研究从茶树中分离的茶拟盘多毛孢菌发现一种新的金色病毒,命名为茶拟盘多毛孢金色病毒1。PtCV1有4条dsRNA链,大小分别为3 391、2 798、2 599和932 bp,各包含一个独立的开放阅读框(ORF),分别编码依赖RNA的RNA聚合酶、外壳蛋白、编码甲基转移酶及功能未知蛋白。透射电镜观察显示PtCV1包被在大小为30.1~39.8 nm的球形病毒粒体里面。当用PtCV1转染或传播给正常的茶拟盘多毛孢菌株时,可以介导其从致病菌变成了内生菌;而将无致病力的菌株脱去PtCV1时,内生性的菌株则重新恢复了致病性;转染了PtCV1的菌株具有显著的抗病能力,可以保护接种的叶片免受致病菌株的危害。该研究明确一种RNA病毒生物因子可以调控茶树真菌致病/内生性营养类型的相互转换,揭示病毒在真菌与植物寄生和内生的复杂关系中发挥重要的调节作用,为利用病毒介导致病真菌转变为内生菌用于茶树病害的防治奠定了理论基础。
华中农业大学植物科学技术学院硕士研究生李雪培和周玲玲为论文共同第一作者,徐文兴教授为论文通信作者。华中农业大学园艺林学院倪德江教授参与了指导、经费支持和部分实验设计工作。此外,研究还得到了植物科学技术学院的王国平和洪霓教授、中国农业科学院植物保护研究所李世访研究员指导和部分研究工作,研究还得到了华中农业大学的康恒副教授和谢甲涛教授分别在病毒内生分析和基因组末端克隆方面的帮助,罗朝喜教授馈赠了GFP质粒,英国帝国理工学院的Robert H. A. Coutts给予了英语修改和讨论。
该研究得到了国家自然科学基金(31430070)和中国热带农业科学院环境与植物保护研究所基础研究基金(1630042019017)等项目的资助。 (来源:植物科学最前沿)
农药快讯, 2021 (4): 4.