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第四章 植物病毒_PPT幻灯片
(4)单链DNA(ssDNA)
联体病毒科(Geminiviridae)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。
二、病毒与人类的关系
有害方面:
▲引起人类疾病(天花、爱滋病、非典型肺炎、肝炎、流 感、小儿麻痺等)。
▲引起畜禽疾病(狂犬病、口蹄疫、猪瘟、牛瘟、鸡瘟、 鸭瘟)。
▲引起植物病害。
有益方面:
▲用作基因工程的载体或元件。 ▲有害生物控制(害虫、真菌及杂草生防)。 ▲环境保护(利用藻类病毒消除水面藻类污染)。 ▲花卉增色(金心黄杨、金边瑞香、杂色郁金香)。
植物病毒的基因组多数为核糖核酸(RNA),少数为脱氧核糖核
酸(DNA)。根据核酸性质及功能,可将植物病毒基因组分为下列5 种类型:
(1)正单链RNA(+ssRNA)
单链RNA具有侵染性,可以直接翻译蛋白,起mRNA的作用。大 部分重要植物病毒的基因组属这一类型。占70%以上,如TMV, CMV,PVY;多分体病毒等。
2、对病毒本质的认识(病毒理化特性)
◆ 1935年,美国的斯坦利(Stanley)提纯TMV结晶,于1946年获诺贝 尔化学奖。
◆ 1936年,英国的鲍登(Bawden)发现TMV含有95%的蛋白质和5% 的RNA。
◆ 1939年,美国的凯奇(Kausche)获得第一张TMV电镜照片。 ◆ 1944年,美国的斯克诺定尔(Schrodinger)发表了“What is Life?”
(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。如小麦丛矮病毒。
(3)双链RNA(dsRNA)
其中一条链具有mRNA的作用。负链转录出正链才能作为mRNA 翻译蛋白。植物呼肠孤病毒的基因组属这一类型。 水稻矮缩病毒。
烟草脆裂病毒有两种杆状粒体,长的一种为195×25 nm,短的一种为 43~110×25 nm;
苜蓿花叶病毒有5种粒体组分:大小为58×18、54×18、42×18、30×18、 18×10 nm。
一些球状病毒也有多种粒体组分,但这些粒体形态相同,只是其中所 包含的核酸含量不同而重量存在差异。
这些病毒被称为多分体病毒(multicomponent virus),必需有多种病毒粒 体组分同时侵染寄主细胞,才能增殖并完成其生物学功能。
第二节 植物病毒的一般性状
一、植物病毒的形态
@病毒粒体:是病毒的基本存在形式(形态)。 @病毒粒体的形态微小,只有在放大数万倍的电镜下才能观察到,其
度量单位通常采用纳米(nm,1nm=10-9m)。 @植物病毒粒体形态主要有:球状、线状、杆状、弹状、双联体状、
丝线状、柔软不定形等。
◆许多植物病毒由不只一种粒体构成。
二、植物病毒的结构
植物病毒粒体主要含有核酸和蛋白两大部
分。中间为核酸芯(RNA或DNA),外部有外壳
植 物
蛋白(Coat Protein,CP)包被形成衣壳,少数病
病
毒在蛋白衣壳外面还包被一层那囊膜
毒 粒
(envelope),称为包膜病毒,如植物弹状病毒。
体
杆状或线状病毒:蛋白质亚基螺旋状排列,中间
非典型肺炎”元凶——冠状病毒
非典型肺炎”元凶——冠状病毒(单个放大的)
四、植物病毒学发展简史
1、病毒的发现
◆ 公元10世纪(北宋),人工免疫预防天花(中国)。
◆ 1798,英国人Edward Jenner发明牛痘疫苗。 ◆ 1576,荷兰人Charles de Lieclase描述郁金香杂色花。“郁金香热”。 一株郁金香(球根):数头牛、猪、绵羊;几顿谷物;上千磅奶酪;一 个磨坊。 ◆ 1886年,德国人梅耶尔(Mayear)证明烟草花叶病(TMV)具有传染性 (认为是细菌)。 ◆ 1892年,俄国人伊凡诺夫斯基(Ivanowski)发现烟草花叶病病原(TMV) 可以通过细菌过滤器(认为是微小细菌)。 ◆ 1898年,荷兰人伯杰林克(Beijerinck)重复上述研究,提出病原不是细 菌,而是“可过滤性病毒” 。提出“病毒”概念,被称为“病毒学之 父” 。
植物病毒基因组所包含的基因数目从一个(卫星病毒)至十二个 ( 植 物 呼 肠 孤 病 毒 ) , 一 般 有 4~7 个 基 因 , 分 子 量 从 0.4×106d 到 15.5×106d,通常有外壳蛋白基因、复制酶基因及运动蛋白基因等。大 部分植物病毒基因组能编码4~7种蛋白质。
1、植物病毒的核酸类型
五、植物病毒学发展现状与热点问题
由于分子生物学的发展和电子显微镜的进步,对植物 病毒的形态、结构、生物学特性及理化特性都有深入的 研究。近年来对植物病毒的研究已进入分子水平,内容 包括:
1、病毒基因组及基因功能研究; 2、病毒与寄主植物相互关系研究; 3、生物技术(转基因)培育抗病品种; 4、病毒作为基因工程载体及载体元件的研究。
是一个由核酸构成的空心管子,核酸也呈螺旋状排列,嵌 入到螺旋状排列的蛋白质亚基内端。如,TMV杆状粒体。
TMV结构模式图
TMV:含2130个蛋白质亚基;排成130圈;每3圈一个周期,49个
亚基/3圈;2.3nm亚基间隔/圈。病毒粒体直径18nm,核酸链直径8nm。
球状病毒:蛋白质亚基镶嵌在粒体表面,构成多面体形,
小册子。
3、近代分子生物学时期
◆ 1956年,Gierer,Fraenkel-conral等证明TMV的RNA具有侵染性。 ◆ 1971年,Diener发现类病毒。 ◆ 1982年,Prusiner发现朊病毒,获1997年诺贝尔奖。
4、现代分子生物学时期
◆ 1985年,Powell等获得首例转TMV CP基因烟草。
内心是病毒的核酸;球状病毒并非光滑的球体,而是多面体(多为二 十面体),由多个正三角形组合而成。
三、植物病毒组分及其生物学功能
植物病毒的主要成份是核酸和蛋白质,有些还含有少量的金 属离子、多胺和水等。
(一)核酸
核酸是病毒遗传信息的载体,植物病毒粒体的基因组主要在核酸 中,有些含mRNA。一套基因组含有病毒侵染、复制、运转、传播等 生命活动所需的全部基因,决定病毒的增殖、生物学特性及致病性等。