甘薯的病毒种类及其基因表达分析

【摘要】：病毒侵染是造成甘薯减产和品种退化的主要原因。迄今为止,已在甘薯中发现了近30种病毒。为研究在自然栽培条件下甘薯体内的病毒种类及其基因表达,从我国广泛栽培的甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)品种‘徐薯18'的不同发育阶段的组织中提取RNA,应用Illumina的RNA-Seq技术进行高通量转录组测序,同时对不同发育阶段的组织进行了数字基因表达谱测序。转录组数据经过从头组装并经BLAST2GO进行基因注释,有79条序列被注释为病毒基因,可归类为12种病毒,其中有2种为DNA病毒。经RT-PCR以及序列测定验证,有4种病毒是首次在我国种植的甘薯中检出,其中薇甘菊花叶病毒(Mikania micrantha mosaic virus)是首次在甘薯中发现。根据RPKM(Reads Per Kilobases per Millionreads)分析结果,表达量最高的为甘薯羽状斑驳病毒(Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV),其次是甘薯G病毒(Sweet potato virus G,SPVG)。进一步分析发现,SPFMV在徐薯18中同时存在3个株系,SPVG则有2个株系。在数字基因表达谱中有5种病毒基因的标签。根据TPM(Transcript Per Million clean tags)分析结果,表达量最高的是SPFMV-C,其次是SPFMV-S以及SPVG。病毒基因在甘薯各组织中的表达量存在明显差异,甘薯Y病毒(Sweet potato virus Y,SPVY)的基因主要在膨大的块根中表达,其他病毒的基因则主要在须根中表达,其次是刚开始形成的块根。嫩叶、成熟叶、茎以及收获时的块根中病毒基因的表达量则很低。上述结果表明,田间栽培的非脱毒甘薯可同时被多种病毒侵染,它们可能通过对甘薯块根形成和发育过程中的基因表达产生一定程度的抑制作用,影响到甘薯块根的形成和膨大,从而造成甘薯产量下降和种性退化;甘薯病毒对光合作用的影响可能较小,因为它们在叶中的表达量很低。