高级植物病毒学

高级植物病毒学

第一讲

1.病毒：病毒是一组（一种或一种以上）RNA或DNA核酸模板分子，包被在蛋白或脂蛋白外壳内，在合适的寄主细胞内，依赖于寄主蛋白合成体系、细胞物质和能量完成其复制，随着核酸的变化而发生变异。

2.病毒与其他类似生物的区别：

⑴与细胞型寄生物的区别：①在细胞内复制期间没有一个连续的膜将病毒与其寄生分开。在寄主细胞内复制的细胞性寄生物总是以一个连续的双层膜（continuous bilayer membrane）与寄主细胞的细胞质分开

②病毒中缺少蛋白质合成的系统。

③病毒的复制是通过先合成许多组分, 随后从组分库中装配出许多病毒粒体（virion或virus particle）。即使最简单的细胞亦通过二分裂方式进行复制。

⑴与质粒的区别：①正常的病毒具有粒子形态，其结构是为在细胞外的环境中保护遗传物质而设计的，并且能够促进病毒进入新的寄主细胞。

②病毒基因组为特定的病毒功能而高度地组织化，对寄主细胞没有已知的价值, 然而质粒的遗传物质通常对其寄主细胞的生存是有用的。

③病毒能引起寄主生物的病害或细胞的死亡，但是质粒不会。

⑴与衣原体、立克次氏体、支原体的区别：

①大小: 一些痘病毒（pox virus）比衣原体的原体更大。

②基因组的性质和大小: 许多病毒有像细胞一样的双链DNA, 并且一些病毒的DNA比衣原体中的DNA大。

③DNA 和RNA 的存在

④病毒和支原体都没有坚硬的细胞包膜。

⑤在活的寄主细胞外面，病毒与许多类群的专性细胞性寄生物（cellular parasite）如衣原体都不能生长。

⑥病毒和衣原体中没有产生能量的系统。

⑦病毒和某些细菌所需的氨基酸等完全依赖于寄主细胞。

3.专著和刊物

《植物病毒学》《植物病毒研究方法》《植物病毒种类的分子鉴定》《Plant Virology》《微生物学报》《植物保护学报》《植物病理学报》Plant Disease、Phytopathology、Molecular Plant Microbe Interactions、Molecular Plant Pathology、Virus Genes、Archives of Virology、Virus Research、Journal of General Virology

第二讲

1.类病毒：不具病毒粒体，而是裸露的RNA，能侵染细胞，进行自我复制，称为类病毒。

2.卫星核酸：是指依赖于辅助病毒才能复制的线状和环状小分子核酸，其核酸序

列与其辅助病毒无显著的同源性，包装在辅助病毒衣壳蛋白内。

3.卫星病毒：具有独立的核酸和外壳蛋白、必须依赖于辅助病毒才复制的病毒，并与辅助病毒无同源性。一般干扰辅助病毒的复制。

4.拟病毒：包被于辅助病毒衣壳内、类似于类病毒的卫星RNA，大小为300-400bp，具有高度二级结构的单链闭合环状RNA分子。

5.蛋白侵染因子：不含核酸，只含约30kDa蛋白质侵染因子，病因未完全明确，暂不列入亚病毒。

第三讲

病毒的核酸类型

（1）正单链RNA（+ssRNA）：单链RNA具有侵染性，可以直接翻译，起mRNA 的作用。大部分重要植物病毒的基因组属这一类型。如TMV，CMV，PVY；多分体病毒。

（2）负单链RNA（-ssRNA）：病毒粒体中的单链RNA不具侵染性，必需先转录成互补链，才能翻译蛋白。植物弹状病毒的基因组属这一类型，如NCMV。（3）双链RNA（dsRNA）：其中一条链具有mRNA的作用。负链变正链才能作为mRNA。植物呼肠孤病毒的基因组属这一类型，如RDV。

（4）单链DNA（ssDNA）：联体病毒科病毒含有这种类型基因组，复制时单链DNA先合成双链DNA，再以常规途径转录生成mRNA，如WDV。

（5）双链DNA（dsDNA）：核酸类型与高等动、植物的相同，为互补的双链DNA，如CaMV，杆状DNA病毒属具有这种类型基因组。。

第四讲

1.病毒基因组结构：一般来讲，病毒基因组包括编码区（coding regions）和非编码区(non-coding regions)。编码区所表达的蛋白要参与病毒的侵染循环、病毒在植株内的运动及植株间的传播以及与寄主植物的互作。非编码区调控基因组的复制与基因表达，但调控序列也可能存在于编码序列内。

2.病毒基因组的特点：

⑴基因组大小相差很大：WDV：2.75 kb 痘病毒：300 kb

⑴核酸结构多样性：DNA 或RNA；单链或双链；环状分子或线性分子

⑴基因组有连续的，有不连续的：大多数连续；RDV：12条dSRNA

⑴编码序列>90%(基因组)

⑴多为单拷贝，即每个基因只出现一次

⑴基因有连续的和间断的(有内含子)

⑴相关基因丛集: 功能上相关的基因排列在一起

⑴有重叠基因

⑴含有不规则结构基因：基因之间无间隔区；mRNA５＇端无帽子结构；结构基因本身无翻译起始序列

3.表达策略

⑴多聚蛋白策略：按病毒基因组的5' 3'方向进行翻译，形成一个大的多肽，这其中包含某种蛋白酶，再进行翻译后的切割，把一个Polyprotein分成几个有功能的多肽。该策略在马铃薯Y病毒科的病毒中普遍存在。多聚蛋白的策略能克服非5'端的起始密码子问题外，还能使几个功能蛋白同时表达，更加容易调节整个生化途径。

⑴亚基因组RNA策略：亚基因组RNAs（sgRNA）是在病毒的复制过程中从基因组RNA上合成的具有截短的5'端和共同的3'端的基因组分。原来在下游的编码框就变成mRNA的5'末端。当在基因组的3'末端有几个基因存在时，一系列具有共同3'末端的sgRNA产生。

⑴中间起始策略：翻译不是从5'端的AUG启动子开始的，而是起始于中间的核糖体进入位点（IRES）或核糖体着陆点。IRES形成一个复杂的二级或三级结构以使核糖体和激活因子结合。

⑴略读策略：40S核糖体亚基开始从RNA的5'端开始扫描，但是并不是所有的都从第一个AUG开始翻译的。有时会略过第一个AUG，从后面的AUG开始起始翻译。在有些情况下，40S核糖体亚基在终止密码子的位置不离开RNA链，又重新开始寻找下一个起始密码子。

⑴多分体基因组策略：多分体基因组病毒在病毒的复制循环中需要把基因组分成几个核酸片断。DNA病毒和RNA病毒中都存在这方面的情况。对于正意的ssRNA病毒来说，这个策略可以把基因放在每一个RNA片断的5'末端并能直接翻译成蛋白产物。在70个植物病毒属中，28个有多组分基因组。

4.病毒基因组的非编码区的末端结构

植物病毒的ssRNA基因组在其5'或3'末端形成特殊结构。

（1）5'端帽子（cap）结构：

（2）5'连接蛋白：

（3）3'端Poly(A)结构

（4）3'端类似tRNA结构：

（5）互补的5'和3'序列

第五讲

1.RNA病毒复制方式

⑴+ssRNA病毒的复制：+ssRNA病毒进入寄主后释放出RNA，其5’端结合到寄主的核糖体上，它与寄主核糖体的亲和力比寄主的 mRNA 大1000倍。RNA释放并不是一下完成的，而是从5'端逐渐向外释放，然后顺5’ 3’来进行翻译，先翻译出RNA聚合酶（RdRp），及其它病毒专化蛋白，再从3'端开始复制整个基因组形成负链，再在负链上合成正链。最后外壳蛋白亚基和RNA 链组装成新的病毒粒体，聚集在细胞质中。

⑴-ssRNA病毒的复制：植物弹状病毒具有-ssRNA基因组，与其复制有关的蛋白有核衣壳蛋白（N），被认为是复制酶的1种大蛋白（L）和基质蛋白（M）。植物弹状病毒的-ssRNA基因组有两个功能，作为mRNA转录的模板以及作为复制模板。