第四章+植物病毒

单分体病毒 整个遗传信息存在于一条核酸链上、包被在一种粒体中的病毒， 如常见的烟草花叶病毒属(Tobamovirus)、马铃薯 X病毒属 (Potxvirus)和马铃薯 Y病毒属(Potyvirus). 双分体病毒 遗传信息为双组分基因组包被在两种粒体里的病毒，如烟草脆裂 病毒属(Tobravirus)和蠕传病毒属(Nepovirus). 三分体病毒 核酸包被在三种粒体中的病毒。如黄瓜花叶病毒属 （Cucumovirus）和苜蓿花叶病毒(AMV)，它们均有四条核酸链，但 被包装在三种或四种粒体中。 基因组分离和多分体病毒的产生对植物病毒的遗传及进化 有重要的作用。
二、介体传播 （一）介体传毒的基本概念 1 介体传毒过程 介体传毒过程可分为几个时期： 获毒(取食)期(acquisition period)是指介体获得 病毒所需的取食时间。 潜伏期(incubation period)是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。 接毒（取食）期（inoculative period)是指介体传 毒所需的取食时间。 持毒期（retention period)是指介体能保持传毒能 力的时间。
+ssRNA病毒基因组五种翻译策略：
1．亚基因组RNAs策略：由基因组3’末端转录产生 一到多个亚基因组(sub genomic)RNA，从各 个亚基因组5’端的开放阅读框架翻译出功能性蛋白， 如烟草花叶病毒属。 2．多聚蛋白策略：基因组核酸具有编码多个蛋白的 能力，但是其翻译仅从单一开放阅读框架进行，产 生的多聚蛋白(polyproteins)在病毒编码的蛋白 酶作用下，分解为多个最终的基因翻译产物，如马 铃薯Y病毒属。
2 介体与所传病毒之间的关系
3 介体与病毒专化性识别的可能机制 介体传毒专化性机制涉及到介体—病毒—寄 主三者的相互识别或作用。可能机制如下： 介体内的专化性持毒位点：在介体消化道内 有一定的待毒位点与所传病毒有专化关系。 辅助因子(Helper component，简称 HC) 在 蚜虫传播的非持久病毒的寄主细胞中，发 现有一种由病毒编码的蛋白与传毒有关，如 除去它，蚜虫也就失去传毒能力。
第二节 植物病毒Байду номын сангаас复制和增殖
病毒在活细胞内增殖需要进行： 核酸的复制和核酸信息的表达。
一、病毒基因组的复制
大部分植物病毒的核酸复制仍然是由 RNA复制 RNA。
二、植物病毒基因组信息的表达
病毒基因组信息的表达的不同点主要在于:
基因组转录mRNA具有多种形式 mRNA翻译蛋白有多种策略。
（一）病毒核酸的转录 ＋ssRNA病毒的核酸可以直接作为 mRNA使用，称为 单义RNA。 —ssRNA病毒，病毒负链核酸需先转录为正链核酸 （mRNA)。转录过程中所必须的复制酶是由病毒进入 时随病毒粒体带进去的。所以这些病毒的精提纯核 酸不能完成复制的过程。 dsRNA病毒，核酸链的部分可以作为mRNA使用；另外 的部分则需要转录一次才能使用。这种类型的核酸 称为双义RNA（ambisense RNA)。 DNA病毒(ssDNA病毒和dsDAN病毒)需要寄主的转录酶 转录 mRNA。
第四章 植 物 病 毒
植物病毒 是一类比较原始的、结构简单的、能够自我复 制和严格细胞内寄生的非细胞生物。由核酸和 保护性蛋白衣壳组成，又称分子寄生物。
按它们寄主的不同，病毒分为:
寄生植物的植物病毒(PIant virus)、 寄生动物的动物病毒(Animal virus) 寄生细菌的噬菌体(Phage)等。
壳
植物病毒有两种基本结构方式：螺旋对称型结构和等面体对称型结构。 螺旋对称型结构：杆状病毒的结构，TMV为代表。蛋白亚基呈螺旋状 排列，镶嵌在 RNA螺旋链上，一个亚基和三个核苷酸相结合。 等面体对称形结构：球形病毒的结构。壳基有规则地结合、分布在二 十个正三角形组成的面上；壳基经常由5、6、2、3个蛋白亚基聚集而 成，常被分别称为五邻体、六邻体、二聚体和三聚体。这种结构使病 毒消耗的能量最小，粒体最稳定。
核内含体 核质内含体一般是由蛋白或病毒粒体构成的 晶体结构，少有纤维状的内含体(只有在电子 显微镜下才能看到)。 细胞质内含体 细胞质内含体在形状、大小、组成和结构方 面差异很大，主要分为不定形内含体、假晶 体、晶体内含体和风轮状内含体等五种类型 （光学显微镜下可见）。
三、植物病毒的增殖 （组装）
单链DNA病毒
另一种特殊类型
双链DNA病毒
双链RNA病毒
正单链RNA病毒
负单链RNA病毒
（二）植物病毒核酸的表达 由于真核生物体内的蛋白质合成机构仅仅识别病毒 ＋RNA上的第一个开放阅读框架(open reading frame，ORF)，同一核酸链上其它基因的表达则要借 助病毒的特殊翻译策略。 现在发现十ssRNA病毒基因组在真核生物蛋白合成系 统中有五种翻译策略： 1.亚基因组RNAs策略: 2.多聚蛋白策略 3.多体基因组策略 4.通读蛋白(read—through)策略 5.核糖体移码(transframe)策略
2 植物病毒的蛋白种类 结构蛋白：主要是衣壳蛋白(coat protein，缩 写为 CP)和囊膜蛋白。 非结构蛋白：病毒核酸编码的非结构必需的蛋 白，包括病毒复制需要的酶，传播、运动需要 的功能蛋白等。
（二）核酸 1 植物病毒的核酸类型： 植物病毒的核酸只有 RNA或DNA两种，按核酸的种类和 其在复制过程中的功能，可分为5种类型病毒，其中3种 为 RNA病毒，2种为DNA病毒。 (l)正单链 RNA (positive single strand RNA， 十ssRNA) 病毒 (2)负单链 RNA (negative single strand RNA， -- ssRNA) 病毒 (3)双链 RNA (double strand RNA，dsRNA) 病毒 (4)单链 DNA (ssDNA) 病毒 (5)双链 DNA (dsDNA) 病毒
4 卫星RNA
在某些多分体病毒中发现了小分子量的RNA，其与病 毒RNA没有同源性，单独不能侵染，要依赖病毒的核 酸才能侵染和增殖，这种核酸称为卫星RNA （satellite RNA，sRNA），其依赖的病毒称为辅助 病毒。 卫星 RNA与辅助病毒包被在同一衣壳内，并能够抑 制辅助病毒的复制，降低其浓度并改变其致病力， 利用 sRNA与病毒的关系，可进行生物防治及基因工 程育种研究。
3. 多体基因组策略：病毒的基因组分装在不同的核酸链上， 每条核酸链均从5’端进行翻译，直接产生基因的翻译产 物，如黄瓜花叶病毒属。 4. 通读蛋白(read-through)策略：基因5’开放阅读框 架的终止密码子可能漏读(leaky)，允许一定比例的核 糖体继续向下游翻译，直至下一个终止密码子，从而产 生第二个更长的功能蛋白，如烟草花叶病毒属复制酶的 翻译。 5. 核糖体移码(trans-frame)策略：在翻译接近开放阅 读框架的终止密码子时，核糖体回读一个核苷酸(少数 情况是跳过一个)，这样使终止密码子UAG分到两个三 联体密码中，使翻译继续到下一个开放阅读框架，从而 产生一个大蛋白。
（三）植物病毒的基因组结构及功能
烟草花叶病毒(TMV)为例进行介绍。 TMV为＋SSRNA病毒，基因组核酸全长6395个核苷酸， 共有5个开放阅读框架。核酸的5‘端有帽子结构，3’ 端有类似tRNA的结构。
植物病毒的内含体
植物病毒基因组的翻译的蛋白有时会与病毒的核酸、 寄主的蛋白等物质聚集起来，形成一定的大小和形状， 称为内含体 (inclusions)。 内含体可以分为核内含体(nuclear inclusions)和细 胞质内含体(cytoplasmic inclusions)两类。 不同属的植物病毒往往产生不同类型、不同形状的内 含体，利用这种不同可作为鉴别不同病毒的方法。
植物病毒学的发展史
植物病毒学仅有100多年的历史。 1882年梅耶尔（Mayear)证明了烟草花叶病害的摩擦传播性； 1892年伊凡诺夫斯基(Ivanowski)发现了烟草花叶病的病原可以通过细菌 过滤器，认为该病为产生毒素的病原引起；此后不久，伯吉林克 (Beijerincku)又发现该病原可以在植物中增殖，因此不是毒素，并 将这种病原称为侵染性活液(contagium virum fluidum)，这就是 Virus一词的来源。 1935年美国科学家斯坦利(Stanley)获得了烟草花叶病毒的蛋白结晶，认 为病毒是可在活细胞内增殖的蛋白。 1936年英国科学家鲍登(Bawden)证明提纯的 TMV中含有核酸。 1939年，通过物理学方法和电子显微镜观察证明了几种植物病毒是由核蛋 白组成的，其形态为杆状。 现在已进入分子生物学水平。
球状病毒：直径大多在20～35nm，少数可以达到70～ 80nm；球状病毒也称为多面体病毒或二十面体 （icosahedral particle)病毒。大约一半左右的植 物病毒科、属是属于这种形态。
杆状病毒多为20～80nm×100～250nm，两端平齐； 杆状病毒粒体刚直； 线状病毒多为 11～13nm×750nm，个别可以达到 2000nm以上，粒体有不同程度的弯曲。
（三）其它组分 除蛋白和核酸外，植物病毒含有的最大量的其它组 分是水分。碳水化合物主要发现在植物弹状病毒科 病毒中，以糖蛋白或脂类的形式存在于病毒的囊膜 中。 某些病毒粒体含多胺，主要是精胺和亚精胺，它们 与核酸上的磷酸基团相互作用，为稳定折叠的核酸 分子。 金属离子也是许多病毒必须的，主要有钙离子、钠 离子和镁离子。这些金属离子与衣壳蛋白亚基上的 离子结合位点作用，稳定衣完蛋白与核酸的结合。
第一节 植物病毒的形态、结构与组分 观察植物病毒的形态则需要放大数万倍的电子显 微镜。度量病毒大小的尺度为纳米(nm)。
病 毒 与 其 它 病 原 生 物 大 小 比 较
病毒与其它生物大小比较
一、植物病毒的形态 植物病毒的基本形态为粒体(virion, virus particle)，大部分 病毒的粒体为球状、杆状和线状，少数为弹状、杆菌状和 双联体状等。