Different Virus-Derived siRNAs Profiles between Leaves and Fruits in Cucumber Green Mottle Mosaic Virus-Infected Lagenaria siceraria Plants

被黃瓜綠斑駁花葉病毒感染的葫蘆葉片和果實中vsiRNAs 表達譜不同

【期刊】：Frontiers in Microbiology，IF= 4.165，2016.10

【摘要】：病毒性誘導的干擾RNA（vsiRNAs）在寄主抗病毒性感染機制中有著重要的作用。運用深度測序技術分析vsiRNAs表達譜來研究病毒與植物寄主的關系已經比較系統化。然而，比較同一個寄主植物的不同組織的vsiRNA表達譜的研究鮮有報道，本研究中，比較分析了經黃瓜綠斑駁花葉病毒(CGMMV) 感染的染病葫蘆的葉片和果實中vsiRNAs表達譜。許多vsiRNAs出現在感病的葉片和果實中，在感病的葉片和果實中vsiRNAs的長度大多為21和22nt，這與之前的研究一致。有趣的是，在感病的葉片中 vsiRNAs主要由病毒RNAs正義鏈產生，但是在感病的果實中由正義鏈和負義鏈產生的vsiRNAs數量相當。在葉片特異性正義vsiRNAs大小為21nt的有2058條，22nt的有3396條，但是在果實中僅有6條21nt和 1條22nt大小的 正義鏈 vsiRNAs 。在果實中vsiRNAs 熱斑僅出現在 5′-末端 和 3′-末端 的 病毒正義鏈,在葉片中有大量的熱斑。在兩種組織中vsiRNAs 的GC含量和5′-末端核苷酸不同.本文為研究在同一個寄主植物中比較不同組織中vsiRNAs的表達譜奠定了基礎。

關鍵詞: 病毒性sRNAs，CG MMV，組織特異性，NGS數據分析，葫蘆

【研究思路】：

【研究結果】：

圖1 在L.siceraria葉片上CGMMV的癥狀以及用RT-PCR 檢測L.siceraria葉片和果實中的CGMMV

(A) 在接種14天后被CGMMV感染的葉片有典型的綠色斑點馬賽克癥狀,但是在模式葉片中沒有。(B)在被CGMMV感染的葉片和果實（由測序驗證過）中 RT-PC檢測有清楚地條帶，在模式樣本中沒有明顯的條帶。

表1病毒感染和健康的植株L.siceraria 中sRNA測序深度情況

圖2：在正常植株和被CGMMV感染的L.siceraria.中sRNAs大小分布情況

在總sRNA中，長度在24nt的占60-70%，其次是23nt.很明顯，病毒感染的葉片樣本中21-和 22-nt reads的比例顯著多于模式植物，而24-nt reads 比較少。然而，在感染了的果實和模式植物中，長度分布沒有明顯的不同。

葉片中產生的siRNAs多于果實

圖3：在染病的L. Siceraria.中由CGMMV誘導的siRNAs的豐度

大多數vsiRNAs長度 為 21 和 22 nt

24nt的sRNA在總的sRNA中所占比例最多，在感染的植物葉片中長度為21nt和22nt的sRNA顯著增加的是vsiRNA（圖4A，C），與模式植物相比，在感染的葉片中21nt和22nt的sRNA顯著增加原因可能是vsiRNA的存在。但是，在被感染的葉片和果實中，單獨的vsiRNA含量低于10%（圖4B，D），表明在染病的植物中有大量高拷貝的vsiRNAs。

圖4：病毒引起的siRNAs以及CGMMV感染的L.siceraria植物中不同長度的(18–30nt)sRNA 所占的百分比

vsiRNAs 主要由葉片中病毒正義鏈RNA產生，而不是果實

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圖5：在染病的L.siceraria中由CGMMV-誘導的siRNAs大小分布情況

vsiRNAs熱斑在果實中有，但是葉片中沒有,僅出現在正義鏈的5′末端和3′末端區域

圖6：在感病的L.siceraria.中組織特有和共有的CGMMV誘導的siRNAs表達譜

vsiRNAs的GC含量以及 5′核苷酸在葉片和果實中的分布情況不相同（圖6B，D）

圖7：CGMMV誘導的siRNAs分布與病毒基因組一致

【研究結論】

本文通過二代測序技術研究了被CGMMV-derived siRNA感染的葉片和果實中 siRNA的表達譜。在染病的葉片和果實中，vsiRNA 模式豐度，極性，熱斑分布，GC含量， 5′末端核苷酸都不同。此外，染病的葉片有大量的葉片特異vsiRNAs 有顯著地的 5′核苷酸。本文首次研究比較了同一個寄主中不同組織的 vsiRNA 表達譜 。