Characterization of vsiRNAs derived from Cymbidium Mosaic/Odontoglossum Ringspot Viruses in co-infected Phalaenopsis equestris
-
摘要:目的
探明蝴蝶兰和病毒（建兰花叶病毒、齿兰环斑病毒）之间的相互作用，进而为制定蝴蝶兰病毒性病害的有效防控措施提供理论基础。
方法首先通过RT-PCR特异扩增建兰花叶病毒（cymbidium mosaic virus, CymMV）和齿兰环斑病毒（odontoglossum ringspot virus, ORSV）外壳蛋白基因片段，通过电镜负染和切片技术明确CymMV和 ORSV在蝴蝶兰细胞中的存在；然后通过小RNA深度测序技术鉴定分析病毒来源的小干扰RNA（vsiRNAs）的丰度、长度、碱基偏好性和正负义来源等特征。
结果RT-PCR能够特异性扩增到病毒外壳蛋白基因片段，电镜负染和超薄切片结果中都能够观察到长约300 nm线状的CymMV病毒粒子和长约500 nm杆状的ORSV病毒粒子的存在；小RNA深度测序分别获得7 563 892和6 133 689个读数的CymMV和 ORSV来源的vsiRNAs，vsiRNAs在丰度、长度、碱基偏好性和正负义来源等方面具有一定的普遍性和特异性。
结论CymMV和ORSV两种病毒在蝴蝶兰植株中存在复合侵染；CymMV和ORSV vsiRNAs的丰度、长度、悬挂、碱基偏好性、正负义链分布、Hotspot和Coldspot等特征具有普遍性和特异性。
Abstract:ObjectiveInteractions between Phalaenopsis equestris and cymbidium mosaic virus (CymMV) and odontoglossum ringspot virus (ORSV) were studied to aid the effort in developing effective preventive and control means against the diseases caused by the pathogens.
MethodThe coat protein (CP) genes of CymMV and ORSV were amplified using RT-PCR. Under an electron microscope, viral morphology and size of CymMV and ORSV particles in P. equestris cells were examined. Abundance, length, base preference and origin of virus-derived vsiRNAs were analyzed applying the small RNA deep sequencing technology.
ResultThe amplifications of CP genes of CymMV and ORSV were specifically obtain by RT-PCR. The electron microscopy revealed the lengths of the rod-like CymMV to be approximate 300 nm, while the linear ORSV, 500 nm. The small RNA deep sequencing yielded 7 563 892 CymMV-derived and 6 133 689 ORSV-derived vsiRNAs exhibiting the universality and specificity in abundance, length, base preference and sense strand distribution.
ConclusionCo-infections of CymMV and ORSV on P. equestris were clearly demonstrated in this study. The vsiRNAs of CymMV and ORSV displayed characteristic patterns in abundance, length, base preferences and sense strand distribution.
-
Keywords:
- Phalaenopsis equestris /
- virus /
- vsiRNAs /
- interaction
-
0. 引言
【研究意义】生物炭是生物质（竹炭、秸秆炭等）在无氧或限氧条件下高温热解得到的炭化副产品[1]，具有大比表面积、含氧官能团丰富等特点，施入土壤可提升土壤养分含量、提高土壤酶活性和微生物量和改善土壤微生物群落结构[2]。但因生物炭中的养分含量有限，单一施用需要大量生物炭[3]，这不仅增加了成本，还可能对作物和土壤产生负面影响[4]。生物炭基肥是将生物炭与化肥按一定比例混合而成的复合肥料，近年来在烟草农业中被广泛应用并具有较大潜力，但制备生物炭的原料不同，其理化特性不同，制成炭基肥的应用效果不同。【前人研究进展】汪坤等[5]研究发现，生物炭基肥能提高植烟土壤碳氮转化相关的土壤脲酶和蔗糖酶活性；常栋等[6]研究表明，秸秆炭基肥可显著提高植烟土壤中的有机碳、微生物量碳氮含量；但随着用量的增加，土壤微生物群落碳源利用的分异程度加剧。宋大利等[7]研究发现在维持作物产量不降低的情况下，中添加量的玉米秸秆生物炭和氮肥配施对土壤肥力的提升效果最佳。张璐等[8]研究发现施用汽爆玉米秸秆与化肥配施促进了以碳水化合物类、氨基酸类、酚酸类和胺类为碳源的植烟土壤微生物的生长。【本研究切入点】生物炭基肥在改良植烟土壤领域主要集中在单一生物炭基肥的不同施用量，而施用不同类型的生物炭基肥的效果比较方面的报道较少。【拟解决的关键问题】本研究选取烟秆炭和竹炭制成的生物炭基肥为试验材料，以福建省烟田土壤为研究对象，通过分析土壤碳氮组分、酶活性及微生物群落的变化特征，以期探讨不同类型生物炭基肥对植烟土壤的改良效应，为提升植烟土壤质量提供思路。
1. 材料与方法
1.1 研究区概况
研究地位于福建省三明市洋中镇（26°17'3N，118°29'12E），属中亚热带季风性气候，无霜期295 d，年均降雨量1650 mm，平均气温17~19 ℃。土壤为水稻土，0~20 cm表层土基本理化性质：pH 5.26，全碳、全氮含量分别为24.52、1.40 g·kg−1，全磷、全钾含量分别为1.08、9.36 g·kg−1，碱解氮、有效磷及速效钾含量分别为73.31、160.99和146.68 mg·kg−1。
1.2 试验材料
大田试验于2020年进行，供试烟草为“翠碧一号”。烟草专用肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=12∶7∶22]购自福建三明金明农资有限公司；竹炭由光泽君和再生能源科技发展有限公司生产；烟秆炭为“翠碧一号”烟秆晒干后粉碎，在500 ℃条件下用便携式生物炭化机(淮安华电环保机械制造有限公司研发)裂解2 h制备而得。表1为两种生物炭的基本理化性质。烟秆炭基肥（N 8.50%、P2O5 5.06%、K2O 14.53%）和竹炭基肥（N 8.49%、P2O5 5.06%、K2O 14.50%）分别与硫酸铵（含N 21%）、磷酸二铵（含N 18%，P2O5 46%）及硫酸钾（含K2O 50%）用平磨式挤压造粒机混合制成。
表 1 生物炭基本理化性质Table 1. Basic physiochemical properties of biochar材料
Test materialpH TC/(g·kg−1) TN/(g·kg−1) TP/(g·kg−1) TK/(g·kg−1) 比表面积
Specific surface area/(m2·g−1)烟秆炭 Tobacco stem biochar 9.74 645.20 22.13 2.53 118.58 10.12 竹炭 Bamboo biochar 11.2 774.47 3.90 2.20 4.10 6.40 1.3 试验设计
采用小区试验，随机区组排列，每个小区面积为54 m2（6 m×9 m）。每个处理设置3个小区，行株距为1.2 m×0.5 m，种植密度16500株·hm−2，植烟90株。设置4个处理方式：CK，不施肥；F，烟草专用肥；YBF，烟秆炭基肥；ZBF，竹炭基肥。各小区肥料在种植前条施，覆土起垄，喷施杀虫剂和除草剂后覆膜。其中烟草专用肥用量为750 kg·hm−2，烟秆炭基肥与竹炭基肥用量为1050 kg·hm−2，其养分含量与烟草专用肥相同。烟草生长期间农艺管理措施与当地烟草相同，生长期间共追2次烟草专用肥（每次50 kg·hm−2）作追肥。
1.4 样品采集与处理
在烟草成熟期（90 d），各小区采用“S”形采样法采集0～20 cm土层土壤，混匀后取出杂物。土壤鲜样一部分储存于4 ℃冰箱用于测定微生物量碳氮及酶活性；一部分储存于−20 ℃冰箱用于微生物群落结构测定，最后一部分自然条件下风干后过2 mm和0.149 mm筛用于碳、氮组分测定。
1.5 项目测定和方法
土壤有机碳（SOC）、颗粒有机碳、氮（POC、PON）采用全自动微量碳氮元素分析仪（ELEMENTAR，德国）测定；土壤可溶性碳、氮（DOC、DON）用水浸提，并用TOC分析仪（SHIMADZU，日本）测定；土壤铵态氮（NH4+-N）及硝态氮（NO3−-N）采用流动分析仪（FLOWSYS，SYSTEA，意大利）测定；土壤易氧化有机碳（LOC）采用KMnO4氧化法测定[9]。土壤微生物量碳、氮（MBC、MBN）采用K2SO4浸提，氯仿熏蒸法测定[10]；土壤蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法，土壤脲酶采用靛酚比色法测定[11]。土壤细菌群落通过高通量测序测定16sRNA。
1.6 数据处理及分析
采用 SPSS 25.0、Canoco 5和Excel 2019等软件进行数据处理、分析与绘图。不同处理间的差异采用Duncan’s法检验显著性（P＜0.05）。
2. 结果与分析
2.1 烟秆与竹炭基肥对土壤pH及碳氮组分的影响
由表2可知，各处理在不同生育期pH变化规律大致相同，整体呈下降趋势，施用2种炭基肥均能显著提升土壤pH。与专用肥（F）处理相比，施用烟秆炭基肥（YBF）和竹炭基肥（ZBF）土壤pH伸根期、旺长期和成熟期均显著提升0.5个单位以上（P＜0.05），且YBF和ZBF处理间无显著差异。
表 2 烟秆和竹炭基肥处理对土壤不同生育期pH的影响Table 2. Effects of TBF and BBF on soil pH at tobacco growth stages处理
Treatment伸根期
Rooting stage旺长期
Prosperous period成熟期
Mature periodCK 5.07±0.03 a 4.91±0.01 b 4.84±0.05 b F 4.59±0.05 b 4.55±0.05 c 4.50±0.07 c YBF 5.18±0.06 a 5.09±0.09 a 5.03±0.04 a ZBF 5.20±0.07 a 5.07±0.04 a 5.01±0.02 a 不同小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05)。下同。
Data with different lowercase letters indicate significant differences between treatments (p＜0.05).The same below.施用2种炭基肥均能显著提升土壤有机碳及碳、氮组分含量（表3）。与F相比，YBF和ZBF处理土壤有机碳（SOC）含量分别增加5.2%和10.6%（P＜0.05），土壤可溶性有机碳（DOC）含量分别增加21.4%和30.7%（P＜0.05）。施用2种炭基肥均显著提高土壤易氧化有机碳（LOC）和颗粒有机碳（POC）含量。YBF处理土壤LOC和POC含量最高，较ZBF处理分别增加12.3%和7.9%（P＜0.05）。与F处理相比，YBF和ZBF处理土壤可溶性有机氮（DON）含量分别增加50.8%和37.7%（P＜0.05）；土壤颗粒有机氮（PON）含量分别增加28.0%和12.7%（P＜0.05），其中YBF比ZBF处理高13.6%（P＜0.05）。施用2种炭基肥，土壤铵态氮（NH4+-N）含量也呈显著增加，YBF处理的增幅最大，与F和ZBF处理相比分别增加220.5%和31.8%（P＜0.05）。另外，YBF和ZBF处理土壤硝态氮（NO3−-N）含量与比F处理减少40%以上（P＜0.05）。
表 3 烟秆和竹炭基肥处理对土壤碳氮组分的影响Table 3. Effects of TBF and BBF treatments on soil carbon and nitrogen处理 Treatment SOC/(g·kg−1) DOC/(g·kg−1) LOC/(g·kg−1) POC/(g·kg−1) DON/(mg·kg−1) PON/(mg·kg−1) NH4+-N/(mg·kg−1) NO3−-N/(mg·kg−1) CK 14.41±0.27 c 0.47±0.0 1b 2.38±0.05 d 2.86±0.10 d 19.43±2.22 b 169.87±7.06 d 6.32±1.27 c 1.14±0.04 c F 14.62±0.36 c 0.50±0.02 b 2.87±0.05 c 3.10±0.06 c 25.75±3.07 b 208.26±4.70 c 9.17±0.31 c 4.97±0.36 a YBF 15.38±0.09 b 0.61±0.01 a 3.80±0.11 a 3.66±0.06 a 38.83±3.91 a 266.56±6.22 a 29.38±2.86 a 2.63±0.19 b ZBF 16.16±0.33 a 0.65±0.03 a 3.38±0.25 b 3.40±0.13 b 35.45±4.89 a 234.66±7.55 b 22.30±1.48 b 2.58±0.18 b 不同小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05)。下同。
Data with different lowercase letters indicate significant differences between treatments (p＜0.05).The same below.2.2 烟秆与竹炭基肥对土壤微生物量碳氮及酶活的影响
施用2种生物炭基肥均能显著提高土壤微生物量碳、氮（MBC、MBN）及脲酶、蔗糖酶活性含量（图1）。与F处理相比，YBF和ZBF处理土壤MBC含量均提高30%以上（P＜0.05），土壤MBN含量均提高40%以上（P＜0.05）；YBF与ZBF处理相比均无显著差异。与F处理相比，YBF与ZBF处理土壤蔗糖酶活性分别提高9.4%和3.6%（P＜0.05），土壤脲酶活性无显著提高。
![]()
图 1 烟秆和竹炭基肥处理对土壤微生物量碳、氮和酶的影响Figure 1. Effects of TBF and BBF treatments on soil microbial biomass carbon, nitrogen, and enzymes2.3 烟秆与竹炭基肥对土壤细菌α、β多样性的影响
细菌群落的丰富度和多样性是生态环境系统健康稳定的重要表征，Chao1和Observed species指数可指示土壤中群落物种丰富度，Shannon指数能体现土壤微生物群落的多样性。由表4可知，YBF处理土壤细菌Chao1指数与F和ZBF处理相比分别提升5.4%和3.2%（P＜0.05）。YBF和ZBF处理土壤细菌Observed species和Shannon指数与F处理相比均无显著差异。表明YBF和ZBF处理均可提高植烟土壤微生物群落丰度，而施用烟秆炭基肥效果较好。
表 4 烟秆和竹炭基肥处理土壤细菌群落alpha多样性Table 4. Alpha diversity of microbial community in soil treated with TBF or BBF处理
TreatmentChao1指数
Chao1 index
物种数目指数
Observed speciesShannon指数
Shannon indexCK 4022.74±50.92 d 2736.40±93.64 b 9.59±0.16 b F 4070.07±48.52 bc 2823.60±40.32 ab 9.76±0.15 ab YBF 4291.49±51.99 a 2905.73±51.17 a 9.86±0.10 ab ZBF 4160.59±23.85 b 2945.60±38.34 a 10.04±0.09 a 各处理土壤细菌群落结构利用PCA分析可知（图2），提取的前两个主成分轴累计贡献率达为49.2%，主成分1轴贡献率为36.4%，各处理间土壤细菌群落结构空间分异较大。F和ZBF处理处在主成分1轴的正端，CK处理位于主成分1轴的负端，而YBF处理在主成分1轴的正负两端均有分布。F与ZBF处理间距离相对较近，而与YBF处理距离较远。说明与F处理相比，施用烟秆炭基肥对细菌群落组成的影响大于竹炭基肥。
![]()
图 2 烟秆和竹炭基肥处理土壤细菌群落分布PCA分析Figure 2. PCA on microbial distribution in soil treated with TBF or BBF2.4 烟秆与竹炭基肥对土壤细菌门和属水平群落结构的影响
如图3所示，各处理土壤中细菌门水平相对丰度前10种土壤优势菌群分布。从低到高依次为拟杆菌门（Bacteroidetes）、俭菌总门（Parcubacteria）、单糖菌门（Saccharibacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）。变形菌门相对丰度最高，为38.4%～48.4%，施肥后YBF和ZBF处理相对丰度与F处理相比分别下降5.0%和3.4%；俭菌总门和单糖菌门也呈下降趋势。与F处理相比，YBF处理硝化螺旋菌门和酸杆菌门提升比例最明显，分别增加83.7%和26.8%，而对比ZBF处理为分别降低18.6%和增加1.0%；ZBF处理提升幅度较大的是拟杆菌门和厚壁菌门，分别增加16.2%和18.3%，对比YBF处理为分别增加20.2%和6.4%。
![]()
图 3 烟秆和竹炭基肥处理对土壤细菌门水平主要菌群相对丰度的影响Figure 3. Effects of TBF or BBF treatments on relative abundance of major flora in soils at phylum level如图4所示，各处理土壤样品中细菌属水平相对丰度从低到高依次为布氏杆菌属（Bryobacter）、玫瑰弯菌属（Roseiflexus）、酸杆菌属（Acidibacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）、赭黄嗜盐囊菌（Haliangium）、硝化螺旋菌属（Nitrospira）、芽单胞菌属（Gemmatimonas）、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）、根微菌属（Rhizomicrobium）和罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）。与F处理相比，YBF处理布氏杆菌属、玫瑰弯菌属和硝化螺旋菌属提升比例较大，分别增加33.82%、64.81%和51.5%，而ZBF处理为分别降低14.5%和23.3%。ZBF处理提升比例较大的是酸杆菌属和罗思河小杆菌属，比F处理分别增加13.2%和10.8%。施用2种炭基肥后假单胞菌属、鞘脂单胞菌属和根微菌属等比例与F处理相比均呈下降趋势。
![]()
图 4 烟秆和竹炭基肥处理对土壤细菌属水平主要菌群相对丰度的影响Figure 4. Effects of TBF or BBF treatments on relative abundance of major flora in soils at genus level3. 讨论
3.1 烟秆与竹炭基肥对土壤pH和碳氮组分的影响
本研究表明，施用烟秆与竹炭基肥均能显著提高土壤pH、有机碳及碳氮组分，不同处理间土壤碳、氮组分含量因炭基肥种类、基本性质的不同而有差异，这与常栋等[6]和Walelign等[12]的研究结果相似。生物炭本身为富碳材料，将其制备成炭基肥后施入土壤等于为土壤输入了大量外源C，这对土壤碳总养分有显著提升作用。2种生物炭的碳含量均高达600 g·kg−1以上，因而施用后土壤碳组分增加。2种炭基肥土壤DON含量与常规施肥处理相比均提高30%以上，是生物炭吸附的无机氮在其吸附的微生物的作用下向有机氮转化的结果，而提高的幅度可能与炭基肥种类有关。生物炭丰富的孔隙结构可吸附养分和水分，为微生物提供了营养和生存空间，另一方面，微生物可将复杂的大分子有机氮分解为小分子的可溶性有机氮[13]，因此炭基肥施用后有利于提升氮组分含量。土壤NH4+-N含量显著提升的原因可能是固氮菌因炭基肥提供宜居环境和丰富的碳源，活性增加，使其更好地发挥固氮功效[14]；烟秆炭基肥处理显著高于竹炭基肥处理原因可能与烟秆炭氮含量高于竹炭有关。
3.2 烟秆与竹炭基肥对微生物生物量和土壤酶活性的影响
土壤微生物量碳、氮是土壤活性有机碳、氮的重要组成部分，也是参与土壤碳氮循环的重要评价指标。本研究中，施用2种炭基肥后土壤MBC和MBN含量均较常规施肥显著提高30%以上。这与常栋等[6]的研究结果相似，生物炭基肥的施用向土壤输入了丰富的营养物质，促进微生物繁殖，生物量增加[15]。土壤酶主要来源于植物根系、动植物残体及微生物，土壤蔗糖酶和脲酶在促进土壤碳、氮循环中起重要作用。汪坤等[5]关于施用生物炭基肥，植烟土壤蔗糖酶和脲酶含量分别较常规施肥提高90.7%和80.8%。本试验结果表明，施用2种生物炭基肥后土壤蔗糖酶均比F处理显著提高70%以上，而土壤脲酶无显著提高。这与陈懿等[16]的研究结果相异，土壤脲酶表征了土壤有机氮转化情况，产生差异的原因一方面可能与生物炭原料和制备条件有关；一方面可能与酶促反应的底物可能被生物炭吸附，有效性降低有关[17]。生物炭的特殊吸附能力使其在土壤中与酶作用的复杂性加大，其具体作用机制尚无定论，有待进一步探索。
3.3 烟秆与竹炭基肥对土壤微生物群落结构的影响
本研究结果表明，施用烟秆和竹炭基肥均提高了土壤细菌群落α多样性和土壤细菌群落丰富度，与陈懿等[18]和Wen等[19]的研究结果相似。一方面，生物炭具有的孔隙结构和大比表面积可为微生物的生存提供宜居的生活环境；另一方面，生物炭与肥料配制而成的生物炭基肥，富含的钾、氮、磷、碳等养分，能直接为微生物摄取用以繁殖[20]。本研究中的烟秆炭氮、磷、钾含量均高于竹炭，这解释了烟秆炭基肥处理对土壤细菌群落丰富度的影响大于竹炭基肥处理。
本研究结果显示，施用2种炭基肥，厚壁菌门和拟秆菌门细菌丰度上升，变形菌门丰度下降。土壤厚壁菌门和拟杆菌门细菌均参与土壤养分循环，拟秆菌门的大多数细菌都有降解纤维素的能力，促进土壤元素中的碳循环；厚壁菌门是作物根际土壤中的固氮菌，参与土壤氮素的转化，炭基肥的施入为功能菌提供了栖息地和碳氮源。高文慧等[21]研究指出，高量炭基肥配施化肥显著降低了变形菌门丰度；而苏梦迪等[22]在施用高碳基肥后植烟土壤变形菌门丰度上升，这与本研究结果相反，原因可能与土壤和炭基肥的性质有关。在属水平上，施用烟秆炭基肥土壤硝化螺旋菌属、布氏杆菌属、玫瑰弯菌属等3个菌属的丰度升高；施用竹炭基肥土壤芽单胞菌属、罗思河小杆菌属等2个菌属的丰度升高。类似的，胡坤等[23]在种植薏苡的土壤中使用炭基肥，硝化螺旋菌属和布氏杆菌属显著提升；前者细菌促进土壤氮循环过程，后者能促进碳循环。罗思河小杆菌属具有降解纤维素的功能，芽单胞菌属可降解大分子有机化合物。炭基肥的施用能增加土壤有机碳组分和氮组分含量，为碳氮循环过程提供有机物质，对应的菌属丰度提高。土壤微生物和土壤酶活性的变化具有相似性，微生物和土壤酶活性存在相关关系[24]；土壤酶活性越高，土壤微生物活性越高[25]。炭基肥的施用提升了土壤碳氮含量，利于土壤功能菌繁殖；土壤细菌可分解有机物促进碳氮循环，碳氮循环产物又反过来供养土壤细菌。因此土壤碳、氮组分、酶活性及细菌丰度之间有一定的直接或间接关系。
4. 结论
烟秆和竹炭基肥能提高土壤有机碳及碳、氮组分含量、脲酶和蔗糖酶活性，以及土壤细菌丰度和多样性，影响土壤细菌群落组成结构。2种炭基肥的施入通过提升土壤碳、氮组分含量，改善微生物环境，进而改变微生物群落结构，提升了土壤质量。烟秆炭基肥对提升土壤碳氮组分及优化土壤微生物群落的效果比竹炭基肥更加明显。
-
![]()
图 1 CymMV和ORSV在蝴蝶兰叶片的共侵染鉴定
A：病毒侵染的蝴蝶兰样品；B：CymMV和ORSV外壳蛋白基因的RT-PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳， M为DNA marker MD102；1和2分别为 CymMV和ORSV外壳蛋白基因产物； C：CymMV和ORSV病毒电镜观察的负染图；D：CymMV和ORSV病毒电镜观察的超薄切片图。
Figure 1. Identification of CymMV/ORSV co-infections in P. equestris
A: P. equestris plant infected by viruses; B: agarose gel electrophoresis of RT-PCR products of CP genes of CymMV and ORSV; M: DNA marker MD102; 1 and 2: RT-PCR products of CP genes of CymMV and ORSV, respectively; C: electron microscopic negative staining images of CymMV and ORSV; D: electron microscopic images on thin sections of CymMV and ORSV.
![]()
图 2 蝴蝶兰细胞中CymMV和ORSV来源的vsiRNAs特征
A：健康蝴蝶兰和病毒侵染蝴蝶兰中siRNAs长度分布；B： 病毒侵染蝴蝶兰中vsiRNAs长度分布； C：病毒侵染的蝴蝶兰中5'端距离为1~21 nt vsiRNAs读数；D： Total vsiRNAs（左）和21 nt vsiRNAs（右） 5'端第一个碱基偏好性。
Figure 2. Characterization of CymMV- and ORSV-derived vsiRNAs in P. equestris
A: size distribution of total small RNAs in virus-infected and viruses-free P. equestris plants; B: size distribution of vsiRNAs matching CymMV and ORSV genomes in virus-infected P. equestris plants; C: reads of 21-nt vsiRNAs with 1-21 nt distance between 5′ ends from CymMV and ORSV genome in P. equestris plants; D: relative frequency of 5′-terminal nucleotide of total vsiRNAs (left) and 21 nt vsiRNAs (right).
![]()
图 3 CymMV和ORSV vsiRNAs的生成前体分析
A：CymMV和ORSV vsiRNAs的正负义链分布；B：vsiRNAs在CymMV基因组上高低频切割位点；C：vsiRNAs在ORSV基因组上高低频切割位点； D：CymMV正链基因组的二级结构预测；E：ORSV正链基因组的二级结构预测。方框I为图3B和图3D中高频切割位点和基因组茎环结构的对应关系。方框II为图3C和图3E中高频切割位点和基因组茎环结构的对应关系。
Figure 3. Biogenesis precursors of CymMV and ORSV vsiRNAs
A: polarity distribution of vsiRNAs matching CymMV and ORSV genomes from co-infected P. equestris plants; B and C: vsiRNAs hotspots and cold spots distribution along CymMV and ORSV genomes, respectively; D and E: secondary structures of CymMV and ORSV RNAs predicted with RNAfold server. Box I shows the corresponding relationship between the high frequency cutting sites in Figures 3B and the stem ring structure in Figure 3D. Box II shows the corresponding relationship between the high frequency cutting sites in Figures 3C and the stem ring structure in Figure 3E.
-
[1] 庄西卿. 中国国兰产业化发展的问题与对策 [J]. 福建热作科技, 2004, 29(1):23−25. DOI: 10.3969/j.issn.1006-2327.2004.01.013 ZHUANG X Q. The development for the production of Chinese orchids (Cymbidium) in large quantity [J]. Fujian Science & Technology of Tropical Crops, 2004, 29(1): 23−25. (in Chinese) DOI: 10.3969/j.issn.1006-2327.2004.01.013
[2] KADO C I , ENSEN D D. Cymbidium mosaic virus in Phalaenopsis [J]. Phytopathology, 1964, 54: 944-947.
[3] INOUYE N. Host range and properties of a strain of Odontoglossum ringspot virus in Japan [J]. Nogaku kenkyu, 1983, 60(2): 53−67.
[4] ZETTLER F W. Viruses of orchids and their control [J]. Plant Disease, 1990, 74(9): 621−626. DOI: 10.1094/PD-74-0621
[5] BAKER C A, DAVISON D, JONES L. Impatiens necrotic spot virus and Tomato spotted wilt virus Diagnosed in Phalaenopsis Orchids from Two Florida Nurseries [J]. Plant Disease, 2007, 91(11): 1515.
[6] ZHENG Y X, CHEN C C, YANG C J, et al. Identification and characterization of a tospovirus causing chlorotic ringspots on Phalaenopsis orchids [J]. European Journal of Plant Pathology, 2008, 120(2): 199−209. DOI: 10.1007/s10658-007-9208-7
[7] ZHANG Q, DING Y M, LI M. First Report of Impatiens necrotic spot virus Infecting Phalaenopsis and Dendrobium Orchids in Yunnan Province, China [J]. Plant Disease, 2010, 94(7): 915.
[8] LESEMANN D E. Long, filamentous virus-like particles associated with vein necrosis of Dendrobium phalaenopsis [J]. Journal of Phytopathology, 1977, 89(4): 330−339. DOI: 10.1111/j.1439-0434.1977.tb02873.x
[9] ZHENG Y X, CHEN C C, CHEN Y K, et al. Identification and characterization of a potyvirus causing chlorotic spots on Phalaenopsis orchids [J]. European Journal of Plant Pathology, 2008, 121(1): 87−95. DOI: 10.1007/s10658-008-9281-6
[10] ZHENG Y X, CHEN C C, JAN F J. First Report of Carnation mottle virus in Phalaenopsis Orchids [J]. Plant Disease, 2011, 95(3): 354.
[11] LESEMANN D, BEGTRUP J. Elektronenmikroskopischer Nachweis eines bazilliformen Virus in Phalaenopsis [J]. Journal of Phytopathology, 1971, 71(3): 257−269. DOI: 10.1111/j.1439-0434.1971.tb03162.x
[12] 施农农, 徐莺, 王慧中, 等. 复合感染建兰花叶病毒和齿兰环斑病毒的兰花超微结构观察及病原物快速鉴定 [J]. 分子细胞生物学报, 2007, 40(2):153−163. SHI N N, XU Y, WANG H Z, et al. Molecular identification of Cymbidium mosaic potexvirus and Odontoglossum ringspot tobamovirus complex infected Phalaenopsis and its pathological ultrastructural alteration [J]. Journal of Molecular Cell Biology, 2007, 40(2): 153−163. (in Chinese)
[13] 张建军, 谢为龙. 兰花病毒病研究进展 [J]. 植物检疫, 1999, 13(2):47−49. ZHANG J J, XIE W L. Research progress of orchid virus disease [J]. Plant Quarantine, 1999, 13(2): 47−49. (in Chinese)
[14] 刘黎卿, 林志楷, 郭莺. 蝴蝶兰病毒病研究进展及防治对策综述 [J]. 安徽农学通报, 2010, 16(24):21−23,126. DOI: 10.3969/j.issn.1007-7731.2010.24.012 LIU L Q, LIN Z K, GUO Y. Progress on molecule biology of Phalaenopsis virus and the corresponding prevention measures [J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2010, 16(24): 21−23,126. (in Chinese) DOI: 10.3969/j.issn.1007-7731.2010.24.012
[15] DING S W. RNA-based antiviral immunity [J]. Nature Reviews Immunology, 2010, 10(9): 632−644. DOI: 10.1038/nri2824
[16] BLEVINS T, RAJESWARAN R, SHIVAPRASAD P V, et al. Four plant Dicers mediate viral small RNA biogenesis and DNA virus induced silencing [J]. Nucleic Acids Research, 2006, 34(21): 6233−6246. DOI: 10.1093/nar/gkl886
[17] GUO Z X, LI Y, DING S W. Small RNA-based antimicrobial immunity [J]. Nature Reviews Immunology, 2019, 19(1): 31−44. DOI: 10.1038/s41577-018-0071-x
[18] LAN H H, LU L M. Characterization of Hibiscus Latent Fort Pierce Virus-Derived siRNAs in Infected Hibiscus rosa-Sinensis in China [J]. The Plant Pathology Journal, 2020, 36(6): 618−627. DOI: 10.5423/PPJ.OA.09.2020.0169
[19] PAI H, JEAN W H, LEE Y S, et al. Genome-wide analysis of small RNAs from Odontoglossum ringspot virus and Cymbidium mosaic virus synergistically infecting Phalaenopsis [J]. Molecular Plant Pathology, 2020, 21(2): 188−205. DOI: 10.1111/mpp.12888
[20] LIU C, CHEN Z, HU Y, et al. Complemented palindromic small RNAs first discovered from SARS coronavirus [J]. Genes, 2018, 9(9): 442. DOI: 10.3390/genes9090442
[21] NIU X R, SUN Y, CHEN Z, et al. Using small RNA-seq data to detect siRNA duplexes induced by plant viruses [J]. Genes, 2017, 8(6): 163. DOI: 10.3390/genes8060163
[22] BAULCOMBE D. RNA silencing in plants [J]. Nature, 2006, 431(7006): 356−363.
[23] MI S J, CAI T, HU Y G, et al. Sorting of small RNAs into Arabidopsis argonaute complexes is directed by the 5' terminal nucleotide [J]. Cell, 2008, 133(1): 116−127. DOI: 10.1016/j.cell.2008.02.034
[24] DONAIRE L, BARAJAS D, MARTÍNEZ-GARCÍA B, et al. Structural and genetic requirements for the biogenesis of tobacco rattle virus-derived small interfering RNAs [J]. Journal of Virology, 2008, 82(11): 5167−5177. DOI: 10.1128/JVI.00272-08
[25] XU D L, ZHOU G H. Characteristics of siRNAs derived from Southern rice black-streaked dwarf virus in infected rice and their potential role in host gene regulation [J]. Virology Journal, 2017, 14(1): 27. DOI: 10.1186/s12985-017-0699-3
[26] HO T, WANG H, PALLETT D, et al. Evidence for targeting common siRNA hotspots and GC preference by plant Dicer-like proteins [J]. FEBS Letters, 2007, 581(17): 3267−3272. DOI: 10.1016/j.febslet.2007.06.022
[27] LI Y Q, DENG C L, SHANG Q X, et al. Characterization of siRNAs derived from cucumber green mottle mosaic virus in infected cucumber plants [J]. Archives of Virology, 2016, 161(2): 455−458. DOI: 10.1007/s00705-015-2687-5
[28] XIA Z H, PENG J, LI Y Q, et al. Characterization of small interfering RNAs derived from Sugarcane mosaic virus in infected maize plants by deep sequencing [J]. PLoS One, 2014, 9(5): e97013. DOI: 10.1371/journal.pone.0097013
[29] YANG J, ZHENG S L, ZHANG H M, et al. Analysis of small RNAs derived from Chinese wheat mosaic virus [J]. Archives of Virology, 2014, 159(11): 3077−3082. DOI: 10.1007/s00705-014-2155-7
[30] FLYNT A, LIU N, MARTIN R, et al. Dicing of viral replication intermediates during silencing of latent Drosophila viruses [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106(13): 5270−5275.
[31] MOLNÁR A, CSORBA T, LAKATOS L, et al. Plant virus-derived small interfering RNAs originate predominantly from highly structured single-stranded viral RNAs [J]. Journal of Virology, 2005, 79(12): 7812−7818. DOI: 10.1128/JVI.79.12.7812-7818.2005
-
期刊类型引用(4)
1. 沈铮，黄乐煜，徐军，陈卫，赵东方，张帅，姚鹏伟. 炭基肥对植烟土壤理化特性及烟叶生产的影响研究进展. 中南农业科技. 2024(07): 217-222 . 
百度学术
2. 刘东明，郭宇轩，童晨晓，魏圆慧，杨曦，毛艳玲. 烟秆炭基肥对植烟土壤氮组分及微生物群落结构的影响. 南方农业学报. 2024(04): 932-941 . 百度学术
3. 傅志强，刘祯，马春花，温梦玲，奚如春. 生物炭及炭基肥对土壤质量与植物生长的影响. 浙江农业学报. 2024(07): 1634-1645 . 百度学术
4. 郭宇轩，贾广昊，杨曦，支叶彤，魏圆慧，毛艳玲. 废菌棒生物炭对红壤有机碳组分及微生物群落的影响. 甘肃农业大学学报. 2024(05): 286-293 . 百度学术
其他类型引用(1)
下载:
计量
- 文章访问数: 76
- HTML全文浏览量: 43
- PDF下载量: 34
- 被引次数: 5
