第二节植物病毒的复制与增殖

第二节

植物病毒的复制与增殖

一、植物病毒遗传信息的传递与表达当病毒侵染植物以后，病毒在细胞中的增殖过程可以体现在以下两个方面：1、病毒具有复制其自身相同基因组的行为，即这种从亲代向子代病毒传送核酸性状的过程，称作病毒的基因传递(genetransmission).2、病毒具有按照信使核糖核酸(mRNA)的碱基序列来合成病毒自身专化性蛋白的过程，称作病毒的基因表达(geneexpression)(下图)翻译病毒专化蛋白转录转录逆转录(一)病毒基因组的复制：植物病毒与一般细胞生物遗传信息传递的主要不同点是反转录的出现，有的病毒的RNA可以在病毒编码的反转录酶的作用下，变成互补的DNA链。大部分植物病毒的核酸复制仍然是由RNA复制RNA。

病毒核酸的复制过程：寄主提供复制的场所(通常是在细胞质或细胞核内)复制所需的原材料和能量、部分寄主编码的酶以及膜系统。病毒自身提供的主要是模板核酸和专化的聚合酶(polymerase)，也称复制酶(或其亚基)。1、正单链RNA(positivesinglestrandRNA,+ssRNA)病毒：其单链RNA可以直接翻译蛋白，起mRNA的作用，故称为+ssRNA病毒。这是最主要的病毒类型，70%以上的引起重要病害常见得植物病毒均为此种核酸类型，如烟草花叶病毒属的TMV、黄瓜花叶病毒属的CMV、马铃薯X病毒属的PVX和马铃薯Y病毒属的PVY等。可有各种球形或长条形粒体形状。

2、负单链RNA(negativesinglestrandRNA,-ssRNA)病毒：其单链RNA不能起mRNA的作用，必需先转录成互补链，才能翻译蛋白，故称为-ssRNA病毒，只有植物弹状病毒的二个属，也引起重要的植物病害，如小麦丛矮病毒(WRDV)。粒体形态为短状粗的子弹状或杆菌状，外面有囊膜。3、双链RNA(doublestrandRNA,dsRNA)病毒：因其核酸为互补的RNA而得名。其中的负链RNA转录出正链RNA，才能作为mRNA的翻译蛋白。呼肠孤病毒科(Reoviridae)和分体病毒科(Partitiviridae)四个属的病毒为此种核酸类型。重要的植物呼肠孤病毒为水稻矮缩病毒(RDV)和玉米粗缩病毒(MRDV)。该科病毒粒体为直径50nm的多面体，双链核酸分成10~12段包在同一粒体中。4、单链DAN(ssDNA)病毒：由于DNA不能直接作为RNA而起作用，所以DNA病毒无+、-之分。单链DNA病毒仅有双联病毒(Geminiviridae)一科，为最小的球形粒体，由直径17nm的两个不完全等面体结合而成，复制时单链DNA先合成双链DNA，以常规途径转录mRNA。5、双链DNA（dsDNA）：与高等动植物相同。

为互补的双链DNA。花椰菜花叶病毒属(Caulimovirus)和杆状病毒属(Badnavirus)为此种类型。花椰菜花叶病毒为直径为50nm的球形粒体，含有双链、环状DNA分子。(二)、植物病毒的增殖

植物病毒作为一种分子寄生物，没有细胞结构像真菌那样具有复杂的繁殖器官，也不像细菌那样进行裂殖生长，而是分别合成核酸和蛋白组分再组装成子代粒体。这种特殊的繁殖方式称为复制增殖

.病毒子代病毒以(+)ssRNA病毒的核酸复制为例，介绍病毒复制的一般过程。1、进入活细胞并脱壳：植物病毒以被动方式通过微伤(机械伤或介体造成伤口)直接进入活细胞，2、并释放核酸，释放核酸的过程也称为脱壳(uncoating)(图中第1、2步)。

3、核酸复制和基因表达：核酸复制是传递遗传信息的中心环节，包括产生子代病毒的核酸，和产生翻译病毒蛋白质的mRNA。脱壳后的病毒核酸直接作为mRNA，利用寄主提供的核糖体、tRNA、氨基酸等物质和能量，翻译形成病毒专化的RNA依赖性RNA聚合酶(RNA—dependentRNApolymerase，RdRp)(图中第3步)4、在聚合酶作用下，以正链RNA为模板，复制出负链RNA(第4步)；5、再以负链RNA为模板，复制出一些亚基因组核酸(第5步左)，同时大量复制出正链RNA(第5步右)；6、亚基因组核酸翻译出3种蛋白，包括衣壳蛋白(第6步)。7、病毒粒体的装配和转移合成的正链RNA与衣壳蛋白进行装配，成为完整的子代病毒粒体(第7步)。8、子代病毒粒体可不断增殖并通过胞间联丝进行扩散转移(第8步)。

一、定义和一般特性（一）、定义：1、传播：病毒是专性寄生物，在自然界生存发展必须在寄主间转移，植物病毒从一植物转移或扩散到其它植物的过程称为传播(transmission)。根据自然传播方式的不同，可分为介体传播和非介体的传播两类。第三节植物病毒的传播和移动(1)、介体传播(vectortransmission)：是指病毒依附在其它生物体上，借其它生物体的活动而进行的传播及侵染。包括动物介体和植物介体两类。(2)、非介体传染：在病毒传递中没有其它有机体介入的传播方式称为非介体传播，包括汁液接触传播、嫁接传播和花粉传播。病毒随种子和无性繁殖材料传带而扩大分布的情况则是一种非介体传播。2、移动：从植物的一个局部到另一局部的过程称为移动(movement)。因此，传播是病毒在植物群体中的转移。而移动是病毒在个体中的位移。（二）、一般特性：传播实验：是鉴定病毒的必要手段(1)、植物病毒的有效传播，近距离主要依靠活体接触摩擦而传播，远距离则依靠寄主繁殖材料和传毒介体的传带。(2)、了解传播的意义：了解植物病毒的自然传播方式，不仅对病害的控制具有重要意义，而且对于植物病毒的鉴定和分类具有很高的价值。二、介体传播（一）、介体传播的基本概念1、介体传毒过程：介体传毒过程可分为几个时期。(1)、获毒(取食)期：指介体获得病毒所需的取食时间。(2)、潜伏期：指介体从获得病毒到能传播病毒的时间，在循回型相互关系中也称循回期。(3)、接毒(取食)期：指介体传毒所需的取食时间。(4)、持毒期：指介体能保持传播能力的时间。2、介体与所传病毒之间的关系：介体与所传病毒之间的关系比较复杂，有以下划分方法：(1)、主要根据病毒是否在虫体内循环、是否繁殖划分为：A、循回型：病毒经口针、前消化道、后消化道。进入血液循环后到达唾液腺，再经口针传播的过程称为循回，这种病毒与介体的关系称为循回型关系，其中的病毒叫做循回型病毒，介体叫做循回型介体。循回型相互关系中又根据病毒是否在介体内增殖而分为增殖型和非增殖型。B、非循回型：病毒不在介体内循回的相互关系称为非循回型。(2)、根据介体持毒时间的长短可以分为：A、非持久性(口针传带型)：昆虫取食时很快便可获毒，获毒后很快便可传毒，但传毒时间较短。B、持久性昆虫获毒后，需要在体内循回一定的时间后才能传毒，而一旦开始传毒，则保持传毒能力相当长一段时间，甚至终身传毒。C、半持久性：介于上述两者之间这三种相互关系。非循回型的关系全是非持久性的，而循回型关系中又进一步分为半持久性和持久性两种。蚜虫介体多数传非持久性病毒，即使传少数持久性病毒在循回中也不增殖；延长蚜虫获毒时间会降低传播效率，带毒蚜虫在2~3株健株上取食后，就丧失传毒能力；获毒后如人为禁止取食1小时，它们通常丧失传毒能力；而饲毒前禁食15~60分钟，可使传毒效率大大提高，而叶蝉和飞虱不传非持久性病毒，所以持久性病毒常在介体内增殖，有人认为这类病毒也是介体的寄生物。（二）、昆虫介体1、蚜虫在蚜虫介体中，大约有200种蚜虫可传播160多种植物病毒，有的蚜虫只传播2~3种病毒，有的可以传播40~50种病毒(如蚕豆蚜和马铃薯蚜)，桃蚜甚至可以传播100种以上病毒。在这160多种植物病毒中，有的只有一种蚜虫传播，有的可由多种蚜虫传播，黄瓜花叶病毒甚至可由75种蚜虫传播。2、叶蝉和飞虱在叶蝉(leafhopper)亚目(Cicadellidae)大约2000个属15000种叶蝉中，只有21个属的49种是病毒的传播介体。飞虱虽然有20个科，但仅仅飞虱亚目(Delphacidae)中含有植物病毒介体。介体的寄主主要是禾本科植物，重要的作物病害如水稻矮缩病、小麦丛矮病和玉米粗缩病等。（三）、土壤中的介体：土壤本身并传毒，主要是土壤中的线虫或真菌传播病毒。1、线虫传毒：已经知道5个属38个种的线虫传播植物病毒或其不同株系。线虫传病毒集中在蠕传病毒属(Nepovirus)和烟草脆裂病毒(Tobravirus)。2、真菌传毒：介体真菌和所传病毒主要有两类：(1)、壶菌目的油壶菌可传12种病毒，如烟草坏死病毒(TNV)、莴苣巨脉病毒(LBVV)、黄瓜坏死病毒(CNV)。(2)、根肿菌目真菌，可传17种病毒，如多粘菌传的甜菜坏死黄脉病毒(BNYVV)和麦类黄花叶病毒。（四）菟丝子

菟丝子为高等寄生性种子植物。发现有10种传染黄瓜花叶病毒，有5种传染苜蓿花叶病毒。其中草地菟丝子可以传染上述两种病毒。(一)花粉与种子传毒

花粉与种子传毒指的是受病植株的花粉或种子携带有病毒，然后随花粉或种子传染到其它植株或其他地区的植株上。花粉可以通过风等传播，种子通过人为调种等远距离传播。因此种子传毒在农业生产中占有重要地位，植物检疫措施恰是控制病种传染的一个重要手段。

种子传染的植物病毒种类较多，包括类病毒在内约有162种。主要是豆科植物，依次为葫芦科，禾本科，菊科和苹科等植物。

三、植物病毒的非介体传染(二)嫁接传毒

嫁接传毒主要指木本植物的病砧木与健接穗，或病接穗与健砧木嫁接后传染的病毒病。无论采用何种方式进行嫁接，均能传毒。因此选用无病砧木和接穗作为嫁接材料，在农业生产中非常重要。

(三)汁液接触传毒

汁液接触传染又称机械传染或汁液擦伤传染。在自然界里，像TMV、PVX和马铃薯S病毒，它们的病叶与健叶间或是病根与健根间接触摩擦所造成的微伤就足以达到汁液擦伤传染病毒的目的。

四、病毒在植物中的移动和累积（一）移动（1）病毒在植物内可能通过胞间连丝在细胞之间移动；（2）从植物的一部分到另一部分则通过维管系统。

在植物中正常情况下长距离传播远比从细胞到细胞的转移为快。有很多证据说明许多病毒通过韧皮部转移，它们转移得很快，但不能通过茎上热处理过的部分。病毒移动的方向常与碳水化合物移动的方向相一致。

(4)含DNA的病毒病毒在植物中的移动和累积（二）病毒在植物中的累积不同病毒在植物中可达的浓度极不相同。少的如大麦黄矮病毒，从1立升燕麦汁液中仅能获得25～100ug病毒粒体；多的如烟草花叶病毒，从1立升烟草汁液可获得2g以上TMV粒体。这两种病毒都比较稳定。病毒在组织中达到的浓度取决于病毒和寄主双方，如TMV在烟草中达到的浓度比番茄中多5—10倍。第四章第四节

植物病毒的分类与命名第四节植物病毒的分类与命名

在ICTV(InternationalCommitteeonTaxonomyOfViruses）2000年公布的病毒分类第七次报告中，共有909个植物病毒(包括594个确定种和315个暂定种)，分别归属于15个科、72个属，其中有664个植物病毒已经归入了15个科的不同属，另外尚有245个病毒由于本身所具有的分类性状有限，目前对其特性了解仍不够充分，只归类到24个属，没有科的分类阶元。此外，还将34个植物类病毒归属于2个科、7个属，5个植物卫星病毒和30个植物卫星核酸归属于亚病毒类的1个组和4个亚组。根据最新的病毒分类系统可将植物病毒划分为5个大类群。

一、植物病毒组分类依据植物病毒分类首先依据粒体的形态，有无包膜，核酸类型和单，双链划分。然后再依据病毒粒体大小，核酸的形态，正、负链，分子量和基因型，外壳蛋白的种类及其分子量，多分体现象以及生物学特性，寄主范围，症状反应，传染特性，粒体稳定性，血清型和内含体等加以编排。

二、病毒主要类群：1．单链DNA(ssDNA)病毒类群包括双生病毒科玉米线条病毒属、曲顶病毒属、菜豆金色花叶病毒属的102个病毒，矮缩病毒属的5个病