南方水稻黑条矮缩病毒云南分离物基因组特征及其编码蛋白的功能预测

近年来，由南方水稻黑条矮缩病毒（Southern rice black streaked dwarf virus，SRBSDV）引起的南方水稻黑条矮缩病成为我国南方稻区暴发最为严重的病害之一，给我国水稻生产造成了巨大的损失。目前国内外学者对SRBSDV的发生和危害、发病症状、流行规律、检测技术、预测和防治、病原性质、传播介体和寄主、分类地位以及基因组结构和部分编码蛋白的功能开展了初步的研究。但迄今为止，南方水稻黑条矮缩病毒的分类地位、病毒的来源仍未完全确定，病毒的传播和致病机制也不清楚，对SRBSDV很多基因编码产物的功能也是一无所知。为此，确定南方水稻黑条矮缩病毒的来源，从蛋白功能分析水平上探讨病毒的致病机制对防治病害的发生有着十分重要的意义。本文从云南德宏州芒市感染南方水稻黑条矮缩病毒的水稻样本中提取总RNA，根据已报道的SRBSDV广东、海南和湖北分离物序列设计引物，利用RT-PCR技术，扩增获得了SRBSDV云南芒市分离物（SRBSDV-YNMShi）的S1—S10的全基因组序列，总长29123nt。序列分析表明，SRBSDV-YNMShi与SRBSDV-GD、SRBSDV-HN相应片段的核苷酸和氨基酸序列同源性分别为96.1%-99.7%和96.7%-100%，它们之间核苷酸的变异主要是同类碱基的转换，即G-A或C-T；而且大多数变异发生在密码子的第三位碱基上，很少引起蛋白质水平上的变化。在氨基酸水平上，也多是同类氨基酸的替代，仅有SRBSDV-HB S3片段编码的800aa处存在一个Asn的缺失。SRBSDV-YNMShi与其它三个分离相应片段的GC含量、编码区和非编码区的长度、末端保守序列、基因组片段特异反向重复序列等基因组结构基本一致；末端保守序列特征与斐济病毒属第2组病毒（Fijivirus group2）相同，同源比对和进化分析都表明SRBSDV与水稻黑条矮缩病毒（RBSDV）、玉米粗缩病毒（MRCV）同属一组。YNMShi编码的外层衣壳蛋白和P7-1与其它地区SRBSDV分离物的氨基酸序列的进一步比较分析结果表明，它们之间的同源性都在99%以上，系统进化分析发现都没有发生地域性的进化分离，暗示SRBSDV不同分离物都来源于共同祖先。最后，结合多种生物信息学分析软件对所获得的SRBSDV-YNMShi编码蛋白进行生物信息学分析并对其功能进行了预测。对保守结构域分析表明，斐济病毒属中，S1、S2、S3、S8、S10的编码蛋白具有保守结构域。P4可能在RNA形成mGpppAmpGp帽子结构中起作用，具有RNA鸟苷酰转移酶功能，可能是SRBSDV的外壳蛋白。P5具有跨膜区、Z-finger结构域、碳水化合物结构域以及可能的激酶结构域，还与P2和P8含有一个相同的inhibitor129结构域。另外，P5与吲哚嗜胨菌具有物质转运功能和ATP水解酶功能的三磷酸腺苷结合盒转运体有24%的同源性，而且与长滩军团菌分离出的具有结合ATP和转移酶功能的假定丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶有28%的同源性。根据呼肠孤病毒结构和蛋白功能相似性可以推测P5为可能的核心衣壳蛋白，与P2和P8互作，共同构成核心框架。P7-2含有核酸结合位点和Ig样结构域，可能作为病毒转录调控因子。P5、P7-1、P9-2这三个蛋白都含有跨膜螺旋区，可能与病毒的复制、转录、侵染有关。P7-2与只在昆虫体内复制的NLRV没有相对应的同源蛋白，暗示P7-2这三个蛋白可能与病毒在植物细胞中的复制有关。