基本信息
- 项目名称：
- 云南省马铃薯纺锤块茎类病毒RNA二级结构的同源建模与进化分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 运用生物信息的方法，马铃薯纺锤块茎类病毒的二级结构预测，分析致病区。为防治感染PSTVd提供了理论依据，同源建模及进化分析结果可应用于农业生产，对疾病预防和新品种的选育有一定的积极意义，具有一定的科技具有一定的前沿性
- 详细介绍：
- 运用生物信息的方法，得到云南省内各类马铃薯纺锤块茎类病毒的RNA序列，并进行了多重系列对比及二级结构预测。得出不同的马铃薯纺锤块茎类病毒RNA的核苷酸数目分布范围，再用RNA Structure软件进行马铃薯纺锤块茎类病毒的二级结构预测，分析致病区，讨论分析所得结果。 实验结果为防治感染PSTVd提供了理论依据，同源建模及进化分析结果可应用于农业生产，对疾病预防和新品种的选育有一定的积极意义，具有一定的科技具有一定的前沿性。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 云南省广泛种植马铃薯，由于被各类病毒侵染致病，减产的现象屡屡发生，马铃薯纺锤块茎类病毒就是易染病之一，预防高致病性的PSTVd侵害刻不容缓。基于以上原因，组织研究小组，确立主题展开研究。利用生物信息的方法，得到云南省内一系列马铃薯纺锤块茎类病毒的RNA序列，对比其核苷酸数目碱基组成比例，并进行了对比及二级结构预测。得出不同的RNA的核苷酸数目分布范围，进行二级结构预测，分析致病区并讨论分析。
科学性、先进性及独特之处
- 运用生物信息的方法，得到云南省内各类的RNA序列，并进行了多重系列对比及二级结构预测。得出不同的马铃薯纺锤块茎类病毒RNA的核苷酸数目分布范围，再用RNA Structure软件进行马铃薯纺锤块茎类病毒的二级结构预测，分析致病区，讨论分析所得结果。为防治感染PSTVd提供了理论依据，同源建模及进化分析结果可应用于农业生产，对疾病预防和新品种的选育有一定的积极意义，具有一定的科技前沿性。
应用价值和现实意义
- 马铃薯是人们喜爱的食品，它不仅含有丰富的营养价值，而且对人类有一定保健作用，但由于其生存条件，地理环境，尤其是PSTVd的感染，马铃薯的种植范围在逐渐缩小，品种多样性受到严重影响，所以PSTVd二级结构的同源建模，并一先进的技术水平有力阐明其对云南省主要马铃薯品种的影响及作用机理势在必行。为作物的增产，优良品种的培育提供了一定的理论依据。
学术论文摘要
- 马铃薯纺锤块茎类病毒是唯一能在马铃薯生长季节里感染高温和强光照环境下的马铃薯的类病毒。它具有高度的侵染性，是引起马铃薯品种退化和产量降低的主要病害之一，且在世界各地马铃薯产区均有发生，目前也是马铃薯种薯检疫过程中的检疫对象与抗病育种中的重点针对对象。本文运用生物信息的方法，得到云南省24种马铃薯纺锤块茎类病毒的RNA序列，对比其核苷酸数目、碱基组成比例，并进行了多重系列对比及二级结构预测。得出不同的马铃薯纺锤块茎类病毒RNA的核苷酸数目分布在 356~364bp，其中核苷酸数为359bp的种类占46%。其中A的分布范围为18.66%~21.17%、T的分布范围20.61%~30.25%、C的分布范围22.13%~30.75%、G的分布范围27.37%~29.53%。用RNA Structure软件进行马铃薯纺锤块茎类病毒的二级结构预测，随着稳定能量级的逐渐增加，其碱基配对区逐渐减小，而茎环区却逐渐增加，推测PSTVd治病区和感染能力。本文所用的实验方法和结论，可以与其它农业生产技术相结合，辅助检测马铃薯种中PSTVd的存在，达到优配育种和提高产量的目的。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 基于了解和对比课题的相关研究成果，研究小组利用百度和谷歌搜索引擎，以“马铃薯and类病毒”为关同样以键词进行搜索，共有111200篇相关信息，其中百度25700篇，谷歌85500篇。在中文三大检索引擎中，同样以“马铃薯and类病毒”为关键词进行搜索，其中中共161篇，www.cqvip.tw中共46篇相关文章。与本课题较为紧密的几篇文章如下： 【1】《马铃薯类病毒(PSTVd)非放射性标记cDNA探针制备及其在检测上的应用》 摘 要：利用含PSTVd单体克隆的重组质粒pGEM PSTVd,通过PCR扩增技术,用生物素标记制备cDNA探针,进行杂交反应检测PSTVd,其中通过化学颜色反应进行判读灵敏度可达50pg,而用化学发光反应进行判读灵敏度可达5pg,分别是R- PAGE检测灵敏度的26倍和260倍,且2种反应特异性和专化性较强。cDNA核酸斑点杂交反应(NASH)检测PSTVd方法准确、灵敏度高,一次检测样品数量多,且对异地样品检测非常方便,是以往其它检测方法的有效补充。 【2】《以马铃薯ND2mRNA为内对照双重RT-PCR法检测马铃薯纺锤块茎类病毒》 摘 要：根据马铃薯纺锤块茎类病毒（PSTVd）基因序列设计特异引物，采用反转录聚合酶链式反应（RT-PCR）技术进行PSTVd检测研究,为避免由于提取的RNA降解或者RT-PCR反应质量不高所造成的假阴性问题，在检测过程中引入马铃薯线粒体NADH脱氢酶ND2亚基基因mRNA为内对照。 【3】《应用RT—PCR技术快速检测马铃薯纺锤块茎类病毒》 摘 要：根据马铃薯纺锤块茎类病毒序列，设计合成了一对特异性引物。以感染PSTVd的马铃薯试管苗为材料，提取其总RNA，获得纯度较高、完整性较好的总RNA。以此总RNA为模板，进行cDNA合成及PCR扩增，从感病组织中扩增得到一段约为359bp的特异RNA扩增产物，与理论设计大小一致，而健康组织无此扩增产物。
同类课题研究水平概述
- 到目前为止,类病毒只在高等植物中发现,能侵染柑橘、苹果、葡萄、菊花、啤酒花等多种植物,并造成严重损失。Schultz和Folsom在关于此病报道中首次指出,这种病具有传染性，Diener首次提出类病毒(Viroid)的概念。 最初类病毒的分类是根据碱基的同源性,后来的研究发现以其二级结构的中央保守区作为分类依据更为科学。Flores等根据保守区的有无及核酶活性将近40种类病毒分为2个科:有中央保守区、无核酶活性的马铃薯纺锤块茎类病毒科(Pospivi-roidae)和无中央保守区、有核酶活性的鳄梨日斑类病毒科(Avsunviroidae)。我国已鉴定明确的植物类病毒，其中包括马铃薯纺锤块茎类病毒在内共有12种。类病毒能引起若干栽培植物的毁灭性病害,而且也可能使动物发生疾病。1964年, Raymer等人发现番茄可作为马铃薯类病毒的指示植物,马铃薯类病毒的研究工作有了快速的发展。1971年,才指明马铃薯纺锤块茎病的病源是一种具有特殊性质的低分子核糖核酸(RNA),明确它有本身独特的病源性。 马铃薯纺锤块茎类病毒(PSTVd)是一种无蛋白外壳的RNA分子，分子量约为120kD。染病的马铃薯块茎瘦小畸形，严重影响产量。自1967年被发现以来，还没有找到脱PSTVd病毒的有效方法。在实际生产过程中，通常采用生长点组织培养、检测种苗和淘汰阳性反应株的方法，来达到控制PSTVd危害的目的。因此，PSTVd病毒是我国种薯生产中急待解决的问题。 在1960年,Fresco等提出了第一个RNA二级结构预测算法,论述了RNA二级结构基本特征和预测的基本原理。此后,各种RNA二级结构预测算法不断涌现,较为著名的方法有:碱基最大配对方法、基于螺旋区所有可能组合的RNA二级结构预测和Zuker极小化自由能方法等。 目前,对RNA二级结构预测的探讨主要集中在两个方面,一是不满足单一解,而是希望求多个解,但面对多个解,究竟以哪个解为标准来推测RNA的结构功能关系仍无明确答案;二是对假结结构预测兴趣较大,所谓假结结构是指RNA二级结构中环区碱基与环外碱基重新配对而形成的结构。目前,还没有找到假结结构的形成条件,如果这个问题得到解决,就可以期望利用计算机来预测RNA三级结构。
