研究生开题报告

苜蓿花叶病毒自然群体分子遗传结构分析开题报告01选题依据

文献综述0203技术路线04预期结果05

进度安排目录CONTENTS06已开展的研究工作选题依据选题依据苜蓿是全世界最重要的豆科牧草,被誉为“牧草之王〞。具有产草量高、草质优良、营养丰富，而且种植规模大。目前，我国苜蓿种植面积居各种牧草之首，达7000多万亩，居世界第2位。我国苜蓿种植面积的不断扩大，为病害大面积发生和流行创造了有利条件。其中苜蓿花叶病毒引起的苜蓿花叶病害在苜蓿病毒病中为主流种。选题依据AMV的基因组结构AMV病毒侵染的苜蓿病症电镜下ＡＭＶ病毒粒子的形态2023年河北沧州苜蓿花叶病危害严重文献综述文献综述植物病毒分子群体遗传结构分析遗传变异是在基因组复制过程中出现错误而产生的。理论上讲，所有病毒都具有产生大量具多样性的种群的潜能。病毒在所有生物中具有最快的变异速度，尤其是RNA病毒和反转录病毒，因为其基因组的一个特点是在它们的复制及反转录过程中存在易于发生错误的复制过程。遗传多样性作为一个复杂的过程至少有两个阶段组成:1)在寄主细胞内复制过程中的变异产生。2)突变体在寄主细胞内、在整个生物体中以及在侵染扩散过程中的命运。这两个过程的发生和驱动机制是完全不同的。突变的产生从本质上说是一个随机事件，而单个变异体的命运那么取决于它们在群体中的适合度〔或者产生侵染性后代的能力〕(Domingo，1996)。

文献综述

植物RNA病毒变异的来源有突变、同源或非同源重组、多分体病毒间基因组片段的重排。植物DNA病毒群体的遗传变异和进化的研究报道目前是相当少的。但是关于植物DNA病毒的突变率还是得到了证实—每循环一次是10-3个核苷酸(Drake，1998)。在病毒群体遗传结构分析法中，同源性序列分析，基因组排列顺序、基因组的基因组成、外界环境对基因的影响以及系统进化树等的分析是研究的主要方面。主要利用MEGA、DNAsp、RDP和BEAST等。最早被描述的植物病毒种群遗传结构是烟草轻型绿花叶病毒(TMGMV)(Rodrygueze等，1998)。Vivesm等(2002)报道柑橘疱叶病毒(CLBV)的西班牙种群遗传多样性在已报道的植物病毒中最低，这可能因为CLBV在西班牙属于单一起源，并且刚引进。

文献综述2023年-至今，本实验室的吴蓓蕾老师利用生物信息学对麦类病毒群体的分子进行了大量的研究，取得了很大的进展〔Parizipouretal.,2023virusgenes；Wuetal.,2023ScientificReport；Wuetal.,2023PLosone；Wuetal.,2023BMCbiologyevolution〕。利用MEGA、RDP、DNAsp和BEAST等软件，发现WDV和BYDV群体存在丰富的多样性；两个群体重组现象普遍〔Wuetal.,2023ScientificReport；Wuetal.,2023PLosone〕，其中WDV群体的重组子类型主要有三种，重组主要集中在Rep、cp和mp的边界以及Rep、cp和SIR的内部〔Wuetal.,2023〕。Wuetal.,2023BMCbiologyevolution文献综述在共分化的条件下，计算出进化速度为10-8替代/点/年，发现玉米线条病毒属病毒与其相应的寄主共分化超过5千万年，但该推论适合于小麦矮缩病毒，并不适合于玉米线条病毒及其它非洲的条纹病毒〔Wuetal.,2023〕，利用CAPS软件对WDV病毒各个蛋白内的共进化位点与蛋白间结合位点进行了分析，以及这些位点所处的选择压力状态、群体的重组位点与共进化位点的是否重合等的解析，获得了两个群体的分化差异特点以及各个蛋白的进化特点。利用I-TASSER软件，预测WDV-W、WDV-B和ODV群体内各个蛋白与其他蛋白的氨基酸结合位点(Wuetal.,2023ScientificReport〕。这为通过酵母双杂实验来研究蛋白间互作奠定了根底。Wuetal.,2023ScientificReport自1949年AMV第一次在三叶草上报道以来，国外许多研究者已较早对其电镜下病毒粒子形态及理化性质、寄主范围、病毒的别离及提纯等做了深入研究。1987年我国的魏宁生、李毅从西北农业大学校园内的白三叶草上别离得到了AMV，并进行了进一步研究；1994年陈集双等在白三叶草上也别离到了AMV，并且他们别离到的AMV与Kreitlow等报道的黄色块斑株系相类似。Parrella等〔2000〕和Xu等〔2006〕研究指出AMV的分子群体可以依据地域划分为不同的类群，说明在进化过程中受到地域的限制影响，但研究中使用的别离物的数据量少，缺乏以深刻说明AMV的分子进化特点。Bergua〔2023〕集合60个别离物进行了系统进化研究，指出AMV的分子群体遗传结构存在多样性，依据RNA1的核苷酸序列可以划分为两大类群，同时RNA3也可依据核苷酸序列划分为两大类群，法国、意大利、西班牙、美国、加拿大和赞比亚等国都有这两大类群的分布；序列分析发现该病毒的三分体基因组间存在丰富的重组现象。但是这个重组现象到底是什么样的？我国AMV群体的分子进化具有什么样的特点？。苜蓿花叶病毒研究进展：文献综述

本研究拟连续2年在我国不同地域的苜蓿生态区采集AMV样本，进行基因组测序与分子群体遗传结构分析，获得自然群体的多样性和变异特点；从而解析AMV自然群体分子进化的特点与机制。同时为我国苜蓿花叶病毒病害的预警和防治提供理论和技术支撑。技术路线技术路线苜蓿花叶病毒自然群体分子遗传结构分析自然群体的采集与分析我国不同生态区连续两年采集AMV样本基因组序列测定，利用MEGA、DNAsp、RDP和BEAST等软件进行核苷酸与氨基酸变异动态统计分析AMV变异位点，变异区段以及蛋白结构的变化解析AMV自然群体遗传结构的变异特点预期结果

1首次在全国范围内对各个苜蓿产区进行苜蓿花叶病毒病害的调查，得到苜蓿花叶病毒在我国不同种植区的发病情况。2获得大量的AMV基因组全序列。

3从分子结构上解析得到析该病毒的进化特点与进化机制。预期结果进度安排计划进度2017年3月—4月做准备工作，准备试验材料和试剂等用品并进行预试验。查阅文献资料，撰写实验设计2017年5月—8月在黑龙江、内蒙、新疆、云南、河北、四川，西藏等地区采集样品并对阳性样品进行基因组序列测定。2017年9月—12月继续对阳性样品进行基因组序列测定。2018年1月—2月整理数据，对实验数据进行分析。2018年3月撰写论文，准备答辩已开展的研究工作已开展的研究工作图注：图中省份后写的数字代表2023年采集疑似AMV的样品数，箭头所指的省份〔紫色〕代表我们方案中将要采集样品的生态区。2023-2023年间苜蓿病毒病害样品采集方案表采样地类型河北沧州宁夏吴忠锡林浩特安徽新疆样品数2648122127AMV26431287阳性率100%90%100%38%30%我国5个省市自治区苜蓿花叶病毒的阳性样品检测情况表已开展的研究工作已开展的研究工作基于AMV-mp基因的32个别离物构建的系统进化树图注：在系统进化树中，AMV群体明显分为2大类群I和II，I类群全部来自中国别离物，II类群主要来自国外〔西班牙、意大利和新西兰〕别离物。中国类群中的地域划分非常明显，河北沧州、新疆、安徽、内蒙古都存在多样性，其中河北沧州AMV多样性最好，别离物HBCZ2023-1、3和5分布在安徽类群与新疆类群中，这为我们的研究奠定了根底。AMV的RNA1