番茄-黄瓜花叶病毒互作基因芯片设计与基因表达差异分析

本文主要探讨了"番茄-黄瓜花叶病毒互作基因表达芯片的设计及初步应用"这一课题。研究人员黄睿、许鸥等人在中国科技论文在线上发表了一项首发论文，他们利用番茄TC序列和黄瓜花叶病毒(Cucumber Mosaic Virus, CMV)的phy序列以及卫星RNA-Rs序列的信息，设计了37-45核苷酸(mer)长度的探针。这些探针被整合到第一代番茄-CMV基因表达芯片中，芯片由3311个非重复的番茄TC序列探针、242个CMV-phy序列探针和14个卫星RNA-Rs序列探针组成，采用了μParaflo™技术进行原位合成，形成31行128列的芯片。 设计的初衷是为了检测并区分番茄基因组与CMV或卫星RNA的交叉杂交情况，为此，他们对健康番茄的总RNA和CMV转录RNA进行了Cy3-dUTP和Cy5-dUTP双色荧光标记，然后与芯片进行杂交。实验结果显示，38个CMV/卫星RNA探针与番茄基因组有杂交信号，而20个番茄探针与CMV基因组产生了信号，这揭示了两者间的交互作用。 后续，他们设计并应用了第二代芯片，针对受CMV感染7天的番茄叶片与健康对照样本进行基因表达变化的研究。对比分析发现，与健康对照相比，有100个番茄基因发生差异表达，其中52个基因上调，48个基因下调。这些差异表达的基因涉及多个生物学过程，如细胞挽救/防御机制、代谢、能量转换、蛋白质折叠/修饰/定位、合成、运输、信号传导、转录调控以及某些未明功能的基因。 更深入的研究还揭示了系统侵染番茄叶组织中，CMV基因组正义链的拷贝数显著高于负义链，且RNA1、RNA2和RNA3的表达量呈现出特定顺序。这些发现对于理解病毒与宿主植物之间复杂的互作机制以及病毒基因表达调控提供了有价值的数据和理论支持。 这项工作通过基因表达芯片技术，为研究番茄对黄瓜花叶病毒的响应和抗性机制提供了新的工具和技术平台，有助于进一步揭示病毒与植物之间的分子层面相互作用。