番茄黄化曲叶中国病毒及其伴随卫星DNA的遗传变异与分子进化研究

《Phytopathology Research》：Genetic variation and molecular evolution of tomato yellow leaf curl China virus and its betasatellite DNA isolates in China

为解决番茄黄化曲叶中国病毒(TYLCCNV)及其伴随卫星DNA(TYLCCNB)的遗传变异与分子进化机制问题，西南大学植物保护学院联合中国农业科学院植物保护研究所，通过对中国168份样本的系统分析，揭示了TYLCCNV/TYLCCNB种群的地理分布特征、重组热点(C1/C4和βC1基因)及正向选择压力(C4基因)，为病毒防控提供了重要理论依据。该研究首次发现A-rich区域是卫星DNA的主要突变热点，发表于《Phytopathology Research》。

　　在热带和温带地区，双生病毒科(Geminiviridae)病毒正通过破坏棉花、番茄等重要经济作物，对全球粮食安全构成严峻威胁。其中，番茄黄化曲叶中国病毒(TYLCCNV)及其伴随的β卫星DNA(TYLCCNB)是中国番茄产业最严重的病原体之一。尽管已知TYLCCNV单独感染不表现症状，但与TYLCCNB共感染会导致植株矮化、叶片卷曲等症状，但其种群遗传结构和进化驱动因素仍不清楚。西南大学植物保护学院联合中国农业科学院植物保护研究所的研究团队，通过分析中国三省的168份样本，揭示了TYLCCNV/TYLCCNB的分子进化规律。

研究采用PCR检测、全基因组测序和生物信息学分析相结合的方法。从云南、四川和广西采集的11种作物和11种杂草样本中，通过特异性引物扩增获得TYLCCNV(57株)和TYLCCNB(109株)的全基因组序列。运用MEGA11构建系统发育树，RDP4进行重组分析，DnaSP计算种群遗传参数，并通过室内接种实验验证自然种群突变规律。

地理分布分析显示，TYLCCNV阳性率最高达50.5%(四川)，且主要分布在烟草和番茄等5种寄主。系统发育树表明病毒种群按地理来源聚类为3组，与寄主无关。重组分析发现C1(复制相关蛋白)和C4(症状决定因子)是TYLCCNV的主要重组热点，而βC1(运动蛋白)是TYLCCNB的重组热点。种群遗传显示C4基因受正向选择(dN/dS>1)，而其他基因均受负向选择。值得注意的是，四川和广西种群间基因流显著偏低(Fst>0.33)，表明地理隔离是塑造种群结构的关键因素。

分子变异研究发现，TYLCCNB突变率(1.2×10^-3-1.5×10^-3)显著高于TYLCCNV(2.2×10^-4-4.3×10^-4)。室内接种实验证实，TYLCCNV突变集中于C1/C4区域(占60%)，而TYLCCNB及其相关卫星DNA(TbCSB、MYVB)的突变主要分布在A-rich区域(最高达91.8%)。自然种群分析进一步验证了这一规律，且发现G→T和C→T是主要突变类型。

该研究首次系统阐明了TYLCCNV/TYLCCNB在中国的地理分布格局和分子进化特征。发现C4基因的正向选择可能与其症状决定功能相关，而A-rich区域作为卫星DNA的突变热点，暗示其在病毒适应性进化中的特殊作用。研究提出的"地理隔离驱动遗传分化"机制，为解释双生病毒种群结构提供了新视角。这些发现不仅为开发抗病毒策略提供了靶点基因(C1/C4和βC1)，建立的种群遗传分析方法还可推广至其他植物病毒研究。