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荷兰进口百合中车前草花叶病毒的鉴定及分子特征研究

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摘要

Abstract

Table of Contents

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List of figures

LIST OF ABBREVIATIONS

CHAPTER ONE

1.2 Economic importance of lily viruses

1.3 Potexvirus

1.3.1 Introduction

1.3.2 Plantago asiatica mosaic virus(PlAMV)

1.3.3 Morphology of Potexvirus and PIAMV

1.3.5 Host range and Transmission of PlAMV

1.3.6 Symptoms and Geographical Distribution of PIAMV

1.4 Molecular techniques used for detection of plant viruses

1.4.1 Reverse Transeription Polymerase chain reaction (RT-PCR)

1.4.2 Real-Time Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction(RT-qPCR)

1.4.3 Next generation sequencing (NGS)technology or RNA Sequencing(RNA-seq)

1.5 Control measures of lily viruses

1.5.1 Producing virus-free lilies or bulbs

1.5.2 Insect vector control

1.6 The current study

1.6.1 Objectives of this study were

CHAPTER TWO Identification and Molecular Characterization of Plantago asiatica mosaic virus(PlAMV)in Imported Lily Bulbs in China

2.1 Introduction

2.2 Materials and methods

2.2.1 Field sampling

2.2.2 Materials and chemicals

2.2.3 NGS analysis and then detection by using the conventional RT-PCR assay

2.2.4 Library preparation for Strand-specific Transcriptome(rRNA-free)sequencing

2.2.5 Clustering and sequencing

2.2.6 RNAquantification and qualification

2.2.7 Total RNA extraction

2.2.8 Reverse transcription(RT)

2.2.9 RT-PCR assays for the detection of PIAMV

2.2.10 Agarose Gel Electrophoresis

2.2.11 Cloning PCR products

2.2.12 Protocol for ligation of purified PCR products

2.2.14 Rapid amplification of cDNA ends(RACE)

2.2.15 Cloning and sequencing of 5’-and 3’-ends of PlAMV from lily plants

2.2.16 Colony PCR

2.2.17 Sequencing

2.2.18 Sequence and Phylogenetie analysis using bioinformaties tools

2.3 Results

2.3.1 Viruses identified by NGS and Genome organization of PlAMV Siberia isolate

2.3.2 Phylogenetic analysis of PlAMV-Siberia isolate

2.3.3 Incidence of PlAMV in lily plants

2.4.DISCUSSION

CHAPTER THREE Development of RT-qPCR assays for the detection of Plantago asiatica mosaic virus in imported Lilium spp.in China

3.1 Introduction

3.2 Materials and methods

3.2.1 Plant materials

3.2.2 Primer and probe design for RT-qPCR assays

3.2.3 RNA extraction

3.2.5 Sensitivity and RT-qPCR assays

3.2.6 Specificity and RT-qPCR assays

3.3 Results

3.3.1 Specificity of the primer and probe

3.3.2 Standard curve and sensitivity assays

3.3.3 Detection of PlAMV in lily samples using RT-PCR and RT-qPCR assays

3.4 Discussion

CHAPTER FOUR

4.1 General Conclusions

REFERENCES

Acknowledgements

Appendix

BIOGRAPHY

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摘要

百合是世界上集观赏、食用为一体的重要园艺作物,植物学分类上属于百合科(Lilaceae)百合属(Lilium)。为满足对百合的巨大需求,中国主要从荷兰引进了大量的百合鳞茎繁殖材料。带毒鳞茎的引进致使百合病毒在中国传播、蔓延。病毒是百合产量提升的重要限制因素。在中国,百合上的病毒主要有百合斑驳病毒(Llymottlevirus,LMoV)、百合无症病毒(Lilysymptomlessvirus,LSV)和黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)。最近,一种新的感染百合的车前草花叶病毒(Plantagoasmticamosaicvirus,PlAMV)被鉴定,该病毒属于甲型线形病毒科(Alphafilexiviridae)马铃薯X病毒属(Potexvirrus),在美国、匈牙利、荷兰、哥斯达黎加、智利、西班牙、英国、意大利、日本、韩国、俄国和中国均有报道。本研究的主要目的是通过高通量测序(Nextgeneration sequencing,NGS)鉴定百合植物中PlAMV,分析其分子特性,利用RT-PCR和RT-qPCR进行验证。首先,建立3个百合样品的混合池进行高通量测序。测得reads序列用Trinity软件拼接成较长的contig片段,使用NCBI在线分析工具BLASTN进行contig序列的比对分析。基于序列比对结果,设计2对引物扩增百合样品中PlAMV的全基因组序列。同时,从北京、云南和辽宁采集百合样品共计40份,提取总RNA,RT-PCR和RT-qPCR方法检测PlAMV的侵染情况,统计发生率。对PCR产物进行克隆测序,使用MEGA6软件构建系统发育树。
  NGS测序拼接后获得一个长度为6174nt的contig,与GenBank数据中的登陆的PlAMV分离物序列一致性为78%to99%。之后,以RT-PCR结合5'和3'RACE方法从百合‘Siberia’中获得PlAMV的全长基因组,该PlAMV-Siberia分离物全长6101nt。与Potexvirus相似,PlAMV-Siberia包含5个开放阅读框,分别编码156kDa(ORF1)、25kDa(ORF2)、12kDa(ORF3)、13kDa(ORF4)和12kDa(ORF5)大小的蛋白。PlAMV-Siberia全基因组与GenBank数据中的登陆的PlAMV分离物核酸序列一致性为78%to99%,编码区氨基酸序列一致性为49-99%。研究构建了基于ORF1(RdRP)和OFR5(CP)的系统发育树,表明PlAMV-Siberia与PlAMV-Concador分离物关系较近。基于Potexviruses病毒属全基因组的进化发育分析结果表明,PlAMV-Siberia与郁金香X病毒(Tulip virusX,TVX)聚在一起。
  最后,本研究设计了特异性引物和TaqMan探针,建立了一步RT-qPCR检测体系,用于快速诊断百合样品中的PlAMV。对已知浓度的总RNA,进行10倍浓度梯度稀释,即从1010到101,制作了RT-qPCR的定量标准曲线。研究比较了传统RT-PCR和一步RT-qPCR方法对百合样品中PlAMV的检测特异性、灵敏性和适用性,发现两种检测方法结果基本一致。使用RT-qPCR检测了来自于北京的40个百合样品,仅5个样品显示PlAMV阳性,检出率为12.5%。相较于传统RT-PCR方法,RT-qPCR操作简单、快速、可靠性高,能够用于对百合中PlAMV的常规检测。本研究首次建立了百合样品中PlAMV的TaqMan探针一步RT-qPCR检测方法。

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