當生命體基因復制時，生命體本身會自發(fā)形成一種種群瓶頸來束縛可以啟動復制的生命體基因數(shù)量，從而使得極少數(shù)可以啟動復制，由此來保持種群的穩(wěn)定、進化、發(fā)展和延續(xù)。病毒“繁衍”速率極快，是怎樣在一代又一代的復制繁殖中得以保持種群的穩(wěn)定、延續(xù)和繁衍？同樣的，種群瓶頸機制被認為起重要作用。

 

　　近日，湖南省農(nóng)業(yè)科學院張德詠研究員團隊與美國俄亥俄州立大學瞿峰教授團隊在PLOS PATHOGENS在線發(fā)表了題為《Intracellular bottlenecking permits no more than three tomato yellow leaf curl virus genomes to initiate replication a single cell》的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)番茄黃化曲葉病毒自身存在強烈的超侵染排斥現(xiàn)象。通過R算法計算出該單鏈DNA病毒的單細胞種群瓶頸不超過3條病毒基因組，即病毒粒子在侵入細胞后，僅有不超過3條病毒基因組可以復制，研究結果對植物病毒的防控有著重要的應用價值和借鑒意義，對病毒進化理論新的思考意義重大。

 

　　在本研究中，首先構建番茄黃化曲葉病毒帶有不同熒光蛋白基因的侵染性克?。―NA-A組分），農(nóng)桿菌介導其在本氏煙細胞中進行復制。通過稀釋農(nóng)桿菌接種濃度，以保證每個細胞獲得5個農(nóng)桿菌。而之前Oltmanns等人的研究表明，一個農(nóng)桿菌細胞有4到20個質(zhì)?？梢赞D(zhuǎn)移，因此假設只有3個農(nóng)桿菌進入植物細胞，那么每個植物細胞也可以接受至少15個質(zhì)粒拷貝，也就是說至少接受15個病毒侵染性克隆。然后分別將2個帶有不同熒光蛋白基因的番茄黃化曲葉病毒侵染性克隆混勻，共同接種到本氏煙細胞，結果發(fā)現(xiàn)只有不到65%的細胞可以共同表達兩種熒光蛋白。通過R算法闡明該單鏈DNA病毒的單細胞種群瓶頸不超過3。此外，通過將攜帶不同熒光蛋白基因的2個侵染性克隆構建到同一個質(zhì)粒上，證實了病毒種群瓶頸的嚴謹性。最后將2個侵染性克隆按照時間先后順序接種到植本氏煙細胞，證明番茄黃花曲葉病毒自身存在強烈的超侵染排斥現(xiàn)象。

 

　　俄亥俄州立大學瞿峰教授和張德詠研究員為論文共同通訊作者，湖南大學研究生院隆平分院博士生任瑞凡和我院鄭立敏副研究員為論文共同第一作者。俄亥俄州立大學韓俊平為該工作做出了重要貢獻，該工作得到了國家重點研發(fā)計劃（2018YFE0112600）、中國國家留學基金委等經(jīng)費的資助與支持。

 

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　　https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1011365