桑花叶型矮缩相关病毒MMDaV侵染性克隆载体及其构建方法和应用
技术领域
本发明涉及基因工程
技术领域
,特别是涉及一种单链DNA病毒,双生病毒科,桑花叶型矮缩相关病毒(Mulberry mosaic dwarf-associated virus,MMDaV)的侵染性克隆构建。背景技术
桑花叶型矮缩相关病毒(Mulberry mosaic dwarf-associated virus,MMDaV)是严重影响桑树的生长和桑叶产量的一种单组份双生病毒,该病害发生时,桑树呈现矮化、叶片黄化皱缩、等症状。MMDaV的基因组是大小为2952nt的单链环状DNA分子,病毒链含有5个ORF(V1、V2、V3、V4和V5):V1可能编码衣壳蛋白,V2编码的蛋白为RNA沉默抑制子,V3、V4和V5的序列与已知的双生病毒序列的同源性很低,其编码的蛋白的功能还不明确;互补链含有2个ORF(C1和C1:C2),其编码的蛋白可能与病毒的复制有关。MMDaV的病毒链与互补链之间为基因间隔区,含有病毒复制和转录的起始位点。目前,MMDaV的生物学特性和致病机理尚不明确。
植物病毒的侵染性克隆是植物病毒学研究的基础工具。利用突变、重组等分子操作,可在体外对病毒基因组进行修饰和改造;通过分析重组病毒的表型和特性变化,可以研究病毒基因组的结构、明确病毒基因及产物的功能以及理解病毒与宿主的相互作用。此外,病毒的侵染性克隆还可以用于评价植物的抗性,为筛选抗病毒植物以及病毒的防控提供重要手段。
发明内容
本发明的第一个目的是提供MMDaV的侵染性克隆载体及其制备方法。
本发明的第二个目的是提供携带MMDaV侵染性克隆的农杆菌菌株及其应用。
本发明以MMDaV为材料,利用分子生物学的方法将2.0个正向重复的MMDaV全长基因组构建在具有高度复制能力的植物表达载体pBinPLUS上,重组载体通过电击的方法转入农杆菌菌株,获得以农杆菌介导的对植物有侵染能力的病毒载体。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案具体如下:
一种MMDaV的侵染性克隆载体,将2.0个正向重复的MMDaV全长基因组构建在具有高度复制能力的植物表达载体pBinPLUS制备得到,所述的MMDaV全序列如SEQ ID NO:6所示。
该MMDaV的侵染性克隆载体的制备方法,包括以下的步骤:
(1)植物总DNA的提取:采用CTAB方法从采集的感染MMDaV的桑树中提取植物基因组总DNA;
(2)MMDaV全长序列的克隆和测序:利用PCR扩增体系,以含有MMDaV病毒的桑树DNA为模板,以MMDaV FL/SalI-F和MMDaV FL/KpnI-R(插入SalI和KpnI位点)为引物进行PCR扩增,PCR产物插入到pEasy-T1载体上,筛选得到pEasy T1-MMDaV-PL(含有SalI和KpnI特异性酶切位点)。以MMDaV FL/KpnI-F和MMDaV FL/KpnI-R(插入KpnI位点)为引物扩增目的片段(2952bp),同样将PCR产物插入到pEasy-T1载体上,筛选得到pEasy T1-MMDaV-FL(含有KpnI特异性酶切位点);
所述的引物MMDaV FL/SalI-F、MMDaV FL/KpnI-F和MMDaV FL/KpnI-R的基因序列分别为SEQ ID NO:1,SEQ ID NO:2,SEQ ID NO:3;
(3)pBinPLUS-MMDaV-PL的克隆:通过常规酶切回收方法将测序正确的T1-MMDaV-PL质粒用SalI和KpnI限制性酶进行酶切,回收目的片段(3000bp左右)。同时再将植物双元表达载体pBinPLUS用SalI和KpnI限制性酶进行酶切后,利用T4 DNA连接酶,将SalI和KpnI限制性酶酶切后的MMDaV片段与pBinPLUS连接得到pBinPLUS-MMDaV-PL;
(4)pBin-MMDaV 2A的克隆:通过常规酶切回收方法将测序正确的T1-MMDaV-FL质粒用KpnI限制性酶酶切,回收目的片段(3000bp左右)。同时用KpnI限制性酶酶切pBinPLUS-MMDaV-PL质粒,回收纯化后,利用T4 DNA连接酶,将同样用KpnI限制性酶酶切回收的MMDaV片段与pBinPLUS-MMDaV-PL片段连接,筛选得到含有2个串联重复的pBin-MMDaV 2A质粒。
本发明所述的侵染性克隆载体在MMDaV的致病性分析、病毒基因功能研究中的应用。
一种携带MMDaV侵染性克隆的农杆菌菌株,通过电击转化方法将上述的pBin-MMDaV2A质粒转入到EHA105农杆菌感受态细胞中,即可得到含有MMDaV侵染性克隆的农杆菌。
本发明所述农杆菌菌株在MMDaV的致病性分析、病毒基因功能研究中的应用。
同现有技术相比,本发明的突出效果在于:
(1)本发明通过将2个拷贝的MMDaV的基因组构建到植物表达载体pBinPLUS上,重组载体通过电击转化转入农杆菌菌株,获得了具有侵染能力的病毒载体。
(2)本发明提供的农杆菌菌株可以大量产生MMDaV的侵染性克隆。
(3)采用本发明提供的侵染性克隆载体能在本氏烟上引起坏死反应,操作简单,重复性好。
(4)利用本发明提供的侵染性克隆载体可有效用于植物抗病反应分析。
下面结合
附图说明
和具体实施例对本发明所述的MMDaV的侵染性克隆载体及其构建方法和应用作进一步说明。附图说明
图1为MMDaV侵染性克隆载体的构建示意图。
图2为MMDaV侵染性克隆农杆菌浸润接种本氏烟后的表型。A:MMDaV侵染性克隆农杆菌浸润接种本氏烟3天后的表型(白光);B:MMDaV侵染性克隆农杆菌浸润接种本氏烟3天后的表型(紫外光);C:MMDaV侵染性克隆农杆菌浸润接种本氏烟3天后的表型(DAB染色后白光下拍摄)。
图3为PCR检测MMDaV侵染性克隆接种的本氏烟;M:DNAMarker;1:PCR阴性对照;2-5:MMDaV侵染性克隆接种的植物。
具体实施方式
本发明所提供的实施例均按照常规实验条件,其中所采用的引物序列如表1。
表1 MMDaV侵染性克隆载体构建引物
编号
引物
序列Sequences(5'-3')
SEQ ID No.
1
MMDaV FL/SalI-F
gggtcgacatttgacccattttgaccatgg
SEQ ID No:1
2
MMDaV FL/KpnI-F
ggggtaccatttgacccattttgacc
SEQ ID No:2
3
MMDaV FL/KpnI-R
ggggtacccattaccaccagtatg
SEQ ID No:3
4
V4 GW-F
caccatgttttcaaggagaaaaaaag
SEQ ID No:4
5
C1C2 GW-F
caccatggcttcaagttctaacttcag
SEQ ID No:5
实施例1桑花叶型矮缩相关病毒侵染性克隆pBin-MMDaV 2A的构建
(1)植物总DNA的提取:采用CTAB方法从采集的感染MMDaV的桑树中提取植物基因组总DNA。
具体操作方法为:取0.1g植物叶片于2mL离心管中,加入5mm的钢珠,放入液氮中速冻后置于研磨仪中40HZ研磨60s研磨成粉末。向研磨好的粉末中加入500μL 65℃预热的CTAB抽提液(使用时加入2%的β-巯基乙醇),混匀后置于65℃金属浴中加热1h,期间颠倒混匀3-4次。加入与抽提液体积相同的24:1的氯仿:异戊醇(现用现配),上下摇动以混合均匀,4℃,10000rpm离心5min。用移液枪吸取上清液于1.5mL的离心管中,加入1/10体积的3M的醋酸钠溶液(pH5.2)和等体积﹣20℃预冷的无水乙醇,混匀后在﹣20℃放置1h。4℃,12000rpm离心5min,弃上清,用500mL 70%的乙醇清洗沉淀三次,每次4℃,10000rpm离心3min。弃上清,室温干燥10min左右,加入30μL 65℃预热的的去离子水,用移液枪吸打混匀。提取的总DNA样品置于-20℃保存。
(2)MMDaV全长序列的克隆和测序:利用PCR扩增体系,以含有MMDaV病毒的桑树DNA为模板,以MMDaV FL/SalI-F和MMDaV FL/KpnI-R(插入SalI和KpnI位点)为引物进行PCR扩增,PCR扩增体系为:15μL ddH2O、5μL 5×TransStart FastPfu buffer、0.5μL 5’端引物(10μmol/L)、2μL 2.5mM dNTPs、0.5μL 3’端引物(10μmol/L)、1μL TransStart FastPfuDNAPolymerase、1μL模板,最终总体积为25μL。反应参数为:95℃预变性2min后进行循环反应:95℃变性20s、50℃退火20s、72℃延伸2kb/min,循环35次后,72℃延伸10min。扩增后的PCR产物经琼脂糖凝胶电泳并纯化后插入到pEasy-T1载体上,筛选得到pEasy T1-MMDaV-PL(含有SalI和KpnI特异性酶切位点),测序并拼接后获得1个拷贝的MMDaV的全长序列。以MMDaV FL/KpnI-F和MMDaV FL/KpnI-R(插入KpnI位点)为引物扩增MMDaV全长序列(2952nt),同样将PCR产物插入到pEasy-T1载体上,筛选得到pEasy T1-MMDaV-FL(含有KpnI特异性酶切位点),测序并拼接后获得另1个拷贝的MMDaV的全长序列。所述的引物MMDaVFL/SalI-F、MMDaV FL/KpnI-F和MMDaV FL/KpnI-R的基因序列分别为SEQ ID NO:1,SEQ IDNO:2,SEQ ID NO:3;MMDaV的全序列如SEQ ID NO:6所示。
(3)pBinPLUS-MMDaV-PL的克隆:通过酶切回收方法将测序正确的pEasy T1-MMDaV-PL质粒用SalI和KpnI限制性酶进行酶切,回收目的片段(3000bp左右)。酶切体系为:25μL质粒、8μL ddH2O、1μL SalI、1μL KpnI、5μL 10×buffer,最终总体积为40μL,经混匀短暂离心后,37℃反应30-40min。同时再将植物双元表达载体pBinPLUS用SalI和KpnI限制性酶进行酶切并且纯化后,利用T4 DNA连接酶,将SalI和KpnI限制性酶酶切后的MMDaV片段与pBinPLUS连接得到pBinPLUS-MMDaV-PL。连接体系为:250ng的MMDaV片段、1μL 10×T4ligation buffer、1μL T4 ligase、100ng酶切后的pBinPLUS载体、补充ddH2O至总体积为10μL,样品混匀后短暂离心,22℃反应30min。
(4)pBin-MMDaV 2A的克隆:将测序正确的pEasy T1-MMDaV-FL质粒用KpnI限制性酶酶切,回收约3000bp的目的片段。同时用KpnI限制性酶酶切pBinPLUS-MMDaV-PL质粒,琼脂糖凝胶回收纯化后,利用T4 DNA连接酶将同样用KpnI限制性酶酶切回收的MMDaV片段与pBinPLUS-MMDaV-PL片段连接,具体操作体系参考(3);筛选含有2个串联重复的克隆,提取包含2个串联重复的质粒,将该方法构建的MMDaV的侵染性克隆命名为pBin-MMDaV 2A(如图1所示)。
实施例2 pBin-MMDaV 2A侵染性克隆接种
通过电击转化方法将pBinPLUS-MMDaV 2A质粒转入到农杆菌菌株EHA105中,获得含有MMDaV侵染性克隆的农杆菌。将含有桑花叶型矮缩相关病毒重组植物表达载体的农杆菌接种于含有卡那霉素(50mg/L)和利福平(50mg/L)抗性的LB培养基中,28℃220rpm摇菌培养至OD600为0.8-1.2;经10000rpm离心5分钟,弃上清,用含10mM MgCl2、10mM MES、100mM乙酰丁香酮的浸润缓冲液重新悬浮菌体,调整OD600至1.2,室温静置3小时后浸润植物。选取4~6片真叶的本氏烟,在叶片背面先用针头轻轻扎几个小孔,利用不带针头的1mL注射器缓慢将菌液渗透注射到组织间隙中,接种植物置于25℃隔离温室培养。
实施例3 pBin-MMDaV 2A侵染性克隆的侵染性测定
定期对接种植株进行症状观察,监测MMDaV侵染性克隆在植物上引起的变化。在白光和紫外灯下对接种的本氏烟进行观察,发现pBin-MMDaV 2A农杆菌浸润本氏烟3天后,接种叶表现明显的坏死表型(图2A和2B)。利用DAB对接种叶进行染色,发现接种MMDaV侵染性克隆的叶片出现了明显的褐色。
具体操作如下:将接种叶片剪下,放入50mL离心管中,注意轻拿轻放。向其中加入配置好的DAB-HCl溶液(1mg/mL,pH=3.8),没过叶片即可。光下常温放置8h,期间不时晃动。倒去DAB-HCl溶液,加入96%的酒精,沸水煮5-10min直至绿色褪去,则产生H2O2的位置将变为褐色。自然冷却后加入70%的酒精保存,拍照记录(图2C)。
对接种植株进行PCR检测以鉴定其侵染性:可用引物V4 GW-F和C1C2 GW-F进行PCR检测,扩增大小约为1500bp;所述的引物V4 GW-F和C1C2 GW-F基因序列分别为SEQ ID NO:4,SEQ ID NO:5,结果如图3显示,接种MMDaV侵染性克隆的植物叶片可检测到特异性目的条带。
以上结果证明:构建的MMDaV侵染性克隆具有生物学活性,侵染本氏烟后能够迅速激活植物的防卫反应,引起叶片坏死。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
序列表
<110> 中国农业科学院植物保护研究所
<120> 桑花叶型矮缩相关病毒MMDaV侵染性克隆载体及其构建方法和应用
<130> DS211-018
<160> 6
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 30
<212> DNA
<213> MMDaV FL/SalI-F(Artificial Sequence)
<400> 1
gggtcgacat ttgacccatt ttgaccatgg 30
<210> 2
<211> 26
<212> DNA
<213> MMDaV FL/KpnI-F(Artificial Sequence)
<400> 2
ggggtaccat ttgacccatt ttgacc 26
<210> 3
<211> 24
<212> DNA
<213> MMDaV FL/KpnI-R(Artificial Sequence)
<400> 3
ggggtaccca ttaccaccag tatg 24
<210> 4
<211> 26
<212> DNA
<213> V4 GW-F(Artificial Sequence)
<400> 4
caccatgttt tcaaggagaa aaaaag 26
<210> 5
<211> 27
<212> DNA
<213> C1C2 GW-F(Artificial Sequence)
<400> 5
caccatggct tcaagttcta acttcag 27
<210> 6
<211> 2952
<212> DNA
<213> 桑花叶型矮缩相关病毒(Artificial Sequence)
<400> 6
acagccccct cgcttggtgg cgccacgtgg cgcccgtgga ttggccccga aggggcccac 60
cattaattgc gccgaaggcg caatgtgaac ccgacaaaag gaggcggccg acaaaagaaa 120
aagaaaaaga aaagtaaaaa gaaaaaggga aaagttaaag cagattcgcc gacagttttt 180
aaaagtgggt cccatgaata attattaaag aggttgcttg cgcagcaagg aaccgatgag 240
ctataaatac ccccctgccc caaatatttt taaaatgtct gagtattgcg aacttgccga 300
agacagtaag tactgtacaa cgattttaat tgttcaattt attgttattg ccctagccat 360
tctcagttat gtctttgtgg agtaccaaat taggagagtt gcctcagagc ttgcaaggct 420
gcgtaattat gctagcctgc aagcaattaa tggcaatgga agaccagatt ctggcccaga 480
aaatagacat gagaaccgag accgggttcg agacttcagt ggaccacttg gtccacctta 540
ctcagtgccg tagactgttg agactgataa gacgtttttc tagggtaaag gatcgtgctg 600
cagtaaatgg tgattaccag gagctctgct ctgagatcaa ggcggggatg gaatccagga 660
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cagcgcttgc aacaggactt cgtcctcgtg tattaaattc tccgtgttca atgaagtgac 2520
cctccttctg gatatatttc ctgacggccg ctggtgagga gcacttctgg acattcggat 2580
ggtaggtgcc cgaggagtgt tcctgcggca aatcaaagaa attaggattt cttgtttcta 2640
gttttttgtc caattggaca atagcatgaa aatgactgtt gtcatcttta tgtttttctt 2700
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cccaagtaat agattcggga cattgaggga atgtaaggaa aacattctta gcagccaacc 2820
tgaagttaga acttgaagcc atttatagaa gggaaggagt tgaagccgta cgaagaaggg 2880
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ttatataata tt 2952