CN116814682A - 一种防治烟草普通花叶病毒的疫苗及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于植物病害防治技术领域,具体涉及一种防治烟草普通花叶病毒(TMV)的疫苗,包括pTRV1和至少一种重组表达载体pTRV2‑G‑目标基因,所述目标基因为TMV‑30、TMV‑126、TMV‑183或TMV‑CP,序列分别如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。在烟草上使用时,先在所述疫苗中加入缓冲液对其进行活化,混合均匀;在室温下遮光存放,将所得混合液兑水,然后将其均匀地喷洒到剪叶的烟苗上,喷洒量为叶面有肉眼可见的水珠即可。本发明菌液能够有效沉默外源侵入的烟草普通花叶病毒基因表达,基因沉默效率最高达43.9%,有效的抑制了烟草普通花叶病毒在植株体内的传播,发病时间推迟。
Description
技术领域
本发明属于植物病害防治技术领域,具体涉及一种防治烟草普通花叶病毒的疫苗及其制备方法。
背景技术
由植物病毒引起的病害素有“植物癌症”之称,其造成的经济损失非常严重。目前,烟草普通花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)是一种在烟草及蔬菜等经济作物中广泛传播的病毒,对农业生产造成很大的危害。烟草普通花叶病毒是一种RNA单链病毒,该基因组至少编码4种蛋白,其中126kDa和183kDa蛋白是该病毒基因组RNA复制所必需的复制酶;病毒RNA上只要含有这两个蛋白中的一个就可以进行病毒的复制,尤其以183kDa最为重要,但只有两个蛋白同时存在的时候,病毒的复制效率是最高的。30kDa移动蛋白(MP)定位于胞间连丝中,促进病毒在宿主细胞之间的移动;外壳蛋白(CP)在该病毒形成过程中起着重要作用,以保护TMV-RNA不被宿主细胞中的核酸酶降解。
病毒诱导基因沉默(virus-induced gene silence,VIGS)是一种对植物进行反向遗传操作的技术,是植物防御机制的表现。农杆菌介导的VIGS技术通过农杆菌将携带目的基因片段的病毒载体转移到植物细胞中,介导靶向同源基因的mRNA降解,引起目的基因沉默。
发明内容
为解决上述问题,本发明构建靶向相关基因片段的烟草脆裂病毒TRV载体并转化农杆菌感受态细胞,为随后TRV介导的防治烟草普通花叶病毒的VIGS体系的建立奠定基础。
为解决以上技术问题,本发明通过以下技术方案实现:
一种防治烟草普通花叶病毒的疫苗,包括pTRV1和至少一种重组表达载体pTRV2-G-目标基因,所述目标基因为TMV-30、TMV-126、TMV-183或TMV-CP,序列分别如SEQ IDNO.1、SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。
优选的,所述防治烟草普通花叶病毒的疫苗,包括pTRV1和四种重组表达载体pTRV2-G-目标基因,所述目标基因分别为TMV-30、TMV-126、TMV-183和TMV-CP,序列分别如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2、 SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。
其中,所述重组表达载体pTRV2-G-目标基因由以下步骤构建:
(1)提取感染了烟草普通花叶病毒的烟株叶片的总RNA,将其反转成cDNA;
(2)再以所述cDNA为模板进行PCR 扩增,然后进行琼脂糖凝胶电泳检测,回收目的片段;
(3)对pTRV2-GFP空载体质粒进行BamHI/KpnI双酶切,回收酶切产物之后,获得线性化载体;
(4)将步骤(2)所得扩增产物目的片段与步骤(3)所得线性化载体进行连接,随后转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞,(将测序正确的单克隆菌株)扩繁并提取质粒。
优选的,关于步骤(2)PCR 扩增中对应的引物:当目标基因为TMV-30时,引物对为SEQ ID NO.5和SEQ ID NO.6;当目标基因为TMV-126时,引物对为SEQ ID NO.7和SEQ IDNO.8;当目标基因为TMV-183时,引物对为SEQ ID NO.9和SEQ ID NO.10;当目标基因为TMV-CP时,引物对为SEQ ID NO.11和SEQ ID NO.12。
上述防治烟草普通花叶病毒的疫苗的制备方法,包括以下步骤:
(1)将所述重组表达载体pTRV2-G-目标基因转化农杆菌GV3101感受态细胞,得到原始菌液;将原始菌液均匀涂抹在LB(含有浓度为20-30mg/mL利福平和40-60mg/mL卡那霉素)固体培养基上,25-30℃下倒置培养40-50h,挑取单菌落经PCR扩增后,使用琼脂糖凝胶电泳检测验证,将验证正确的原始菌液扩繁后保存至超低温冰箱备用;
(2)将TRV1菌液和每种TRV2初始菌液分别接种到LB液体培养基上,25-30℃、150-250r/min过夜培养后,调整浓度为OD600≈0.8~1.0,然后将所培养的TRV1菌液分别和所培养的单种TRV2菌液混合摇匀,体积比为1:(0.8-1.2),之后再都混合在一起冻干,即得到防治烟草普通花叶病毒的疫苗。
上述防治烟草普通花叶病毒的疫苗的使用方法,包括以下步骤:在所述疫苗中加入缓冲液对其进行活化,混合均匀;所述缓冲液与所述疫苗的体积比为1:(0.8-1.2);在室温下遮光存放,将所得混合液按1:(8-12)兑水,然后将其均匀地喷洒到剪叶的烟苗上,喷洒量为叶面有肉眼可见的水珠即可。
本发明具有以下积极有益效果:
本发明菌液能够有效沉默外源侵入的烟草普通花叶病毒基因表达,基因沉默效率最高达43.9%,有效的抑制了烟草普通花叶病毒在植株体内的传播,发病时间推迟。
附图说明
图1 pTRV2-G载体图谱;
图2 目的基因扩增产物;
图3 接种病毒后TMV-30基因表达量;
图4 接种病毒后TMV-126基因表达量;
图5 接种病毒后TMV-183基因表达量;
图6 接种病毒后TMV-CP基因表达量。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。本发明实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
1、引物设计
根据已测定的TMV基因(GenBank登录号:NC_001367.1),选取适合用来构建VIGS载体的片段,选取的原则为:序列长度在200-800bp之间;GC含量在45%-55%之间;序列特异性高,不和该病毒其它序列、所用载体序列以及烟草基因组序列发生重叠,防止发生“脱靶效应”;避免出现倒置重复,以防形成发卡结构。最终选取用来构建VIGS载体的片段序列SEQID NO.1-4。片段选取完成后,使用Oligo 7软件设计特异性引物,其序列见表1。
表1 本发明设计的引物序列
。
2、VIGS载体的构建
利用TRIzol法分别提取感染了烟草普通花叶病毒的烟株叶片的总RNA,具体操作方法依据天根生化科技(北京)有限公司的TRIzol产品的说明书。参照北京全式金生物技术有限公司TransScript One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix说明书反转成cDNA。以获得的cDNA为模板,按照表1中相应的引物利用诺唯赞生物技术有限公司的P505高保真酶分别进行PCR 扩增,扩增体系:2×Phanta Max Buffer 25μL,dNTP Mix(10mmol/L) 1μL,Phanta Max Super-Fidelity DNA Polymerase 1μL,10μmol/L的上下游引物各2μL,20μmol/L的cDNA模版1μL,加ddH2O补至50μL。反应条件为预变性95℃ 3min;95℃变性15s,68℃退火15s,72℃延伸30s,35个循环;72℃ 5min。琼脂糖凝胶电泳检测,使用北京全式金生物技术有限公司的凝胶纯化试剂盒回收目的片段。对pTRV2-GFP空载体质粒进行BamHI/KpnI双酶切,回收酶切产物之后,获得线性化载体。利用诺唯赞生物技术有限公司的ClonExpress®Ⅱ重组克隆试剂盒分别将扩增产物与线性化载体进行连接,随后转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞。将测序正确的单克隆菌株扩繁并提取质粒保存,得到重组表达载体pTRV2-G-TMV-30、pTRV2-G-TMV-126、pTRV2-G-TMV-183、pTRV2-G-TMV-CP。
3、重组表达载体转化
参照上海唯地生物技术有限公司的农杆菌GV3101感受态细胞的使用说明书,将重组表达载体pTRV2-G-TMV-30、pTRV2-G-TMV-126、pTRV2-G-TMV-183、pTRV2-G-TMV-CP分别转化农杆菌GV3101感受态细胞,得到原始菌液。将所得原始菌液均匀涂抹在LB(含有浓度为25mg/mL利福平和50mg/mL卡那霉素)固体培养基上,28℃下倒置培养48h;挑取单菌落经PCR扩增后,使用琼脂糖凝胶电泳检测验证。将验证正确的菌液分别扩繁后保存至-80℃超低温冰箱备用。
4、产品制备
将TRV1菌液和原始菌液TRV2-G-TMV-30、TRV2-G-TMV-126、TRV2-G-TMV-183、TRV2-G-TMV-CP分别接种到LB液体培养基上,28℃、200r/min过夜培养后,调整浓度为OD600≈0.8~1.0,再用培养过的TRV1菌液分别与培养过的TRV2-TMV-30、TRV2-TMV-126、TRV2-TMV-183、TRV2-TMV-CP菌液混合摇匀(等比例混合),之后再等比例将四种混合摇匀液混合在一起,然后按15ml/瓶分别装入西林瓶中使用冻干机冻干,即得到防治烟草普通花叶病毒的疫苗。
5、产品用量
产品使用之前需要加入缓冲液对其进行活化,将缓冲液用注射器注入西林瓶内(每瓶注射缓冲液15毫升),混合后摇匀。在室温下遮光存放12-24小时,不要超过24小时。之后将混合液按1:10兑水,然后使用喷雾器将其均匀地喷洒到剪叶的烟苗上,喷洒量为叶面有肉眼可见的水珠即可。
6、产品使用时间
在植株苗期进行叶面剪叶,然后喷洒接种疫苗。
7、基因沉默效率试验
分别将TRV2-G-TMV-30、TRV2-G-TMV-126、TRV2-G-TMV-183、TRV2-G-TMV-CP单独的产品注射入长势均匀一致的六叶一心烟苗,用1 mL注射器注射疫苗于烟株嫩叶背面,每株烟注射2片叶,每个产品注射20株烟,在接种后14天摩擦接种烟草普通花叶病毒,在接种病毒后7天,取新叶提取RNA测定各自产品对应的基因沉默效果。
基因沉默效率的计算公式为:[(对照组TMV基因表达量-处理组TMV基因表达量)/对照组TMV基因表达量]×100%。
见图3-6,TMV-CP基因沉默效率为19.3%,TMV-183基因沉默效率为22%,TMV-126基因沉默效率为43.9%,TMV-30基因沉默效率为28.9%。
8、烟田试验
在河南烟区平顶山进行大区试验,于烟苗移栽前进行剪叶喷洒该产品,在发病高峰期调查不同处理发病情况。根据《烟草病虫害分级及调查方法》(GB/T 23222—2008)以株为单位进行病级鉴定,根据下列公式计算发病率、病情指数和防治效果。
在移栽后60d、80d、100d调查烟草普通花叶病发病情况,结果表明喷洒接种该产品的和不接种该产品的相比,发病率降低,防治效果能够达到71.3%,整体来看防治效果较好。
发病率=(发病株数/调查总株数)×100%;
病情指数=(Σ各级病株数×病级)/(调查总株数×最高病级)×100;
防治效果=(对照病指 - 处理病指)/ 对照病指×100%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式的一部分,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种防治烟草普通花叶病毒的疫苗,其特征在于:包括pTRV1和至少一种重组表达载体pTRV2-G-目标基因,所述目标基因为TMV-30、TMV-126、TMV-183或TMV-CP,序列分别如SEQ ID NO.1、 SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4所示。
2.根据权利要求1所述的防治烟草普通花叶病毒的疫苗,其特征在于:包括pTRV1和四种重组表达载体pTRV2-G-目标基因,所述目标基因分别为TMV-30、TMV-126、TMV-183和TMV-CP。
3.根据权利要求1所述的防治烟草普通花叶病毒的疫苗,其特征在于:所述重组表达载体pTRV2-G-目标基因由以下步骤构建:
(1)提取感染了烟草普通花叶病毒的烟株叶片的总RNA,将其反转成cDNA;
(2)再以所述cDNA为模板进行PCR 扩增,然后进行琼脂糖凝胶电泳检测,回收目的片段;
(3)对pTRV2-GFP空载体质粒进行BamHI/KpnI双酶切,回收酶切产物之后,获得线性化载体;
(4)将步骤(2)所得扩增产物目的片段与步骤(3)所得线性化载体进行连接,随后转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞,将测序正确的单克隆菌株扩繁并提取质粒。
4. 根据权利要求3所述的防治烟草普通花叶病毒的疫苗,其特征在于:关于步骤(2)PCR 扩增中对应的引物:当目标基因为TMV-30时,引物对为SEQ ID NO.5和SEQ ID NO.6;当目标基因为TMV-126时,引物对为SEQ ID NO.7和SEQ ID NO.8;当目标基因为TMV-183时,引物对为SEQ ID NO.9和SEQ ID NO.10;当目标基因为TMV-CP时,引物对为SEQ ID NO.11和SEQ ID NO.12。
5.权利要求1-4任一项所述防治烟草普通花叶病毒的疫苗的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(一)将所述重组表达载体pTRV2-G-目标基因转化农杆菌GV3101感受态细胞,得到原始菌液;将原始菌液均匀涂抹在LB固体培养基上,25-30℃下倒置培养40-50h,挑取单菌落经PCR扩增后,使用琼脂糖凝胶电泳检测验证,将验证正确的原始菌液扩繁后保存至超低温冰箱备用;
(二)将TRV1菌液和每种TRV2初始菌液分别接种到LB液体培养基上,25-30℃、150-250r/min过夜培养后,调整浓度为OD600≈0.8~1.0,然后将所培养的TRV1菌液分别和所培养的单种TRV2菌液混合摇匀,之后再都混合在一起冻干,即得到防治烟草普通花叶病毒的疫苗。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述LB固体培养基含有浓度为20-30mg/mL利福平和40-60mg/mL卡那霉素。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:步骤(二)混合摇匀所用培养的TRV1菌液和单种原始TRV2菌液混合的体积比为1:(0.8-1.2)。
8.权利要求1-4任一项所述防治烟草普通花叶病毒的疫苗的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
在烟草上使用时,在所述疫苗中加入缓冲液对其进行活化,混合均匀;在室温下遮光存放,将所得混合液兑水,然后将其均匀地喷洒到剪叶的烟苗上,喷洒量为叶面有肉眼可见的水珠即可。
9.根据权利要求8所述的使用方法,其特征在于:所述缓冲液与所述疫苗的体积比为1:(0.8-1.2)。
10.根据权利要求8所述的使用方法,其特征在于:所述混合液按体积比1:(8-12)兑水。
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