Z6尊龙凯时

  马铃薯 Y 病毒属（Potyvirus），是一类严重影响植物生永生产的植物病毒属，有数百个种，包括大豆花叶病毒（SMV）、三叶草黄脉病毒（CIYVV）、芜菁花叶病毒（TuMV）deng 等。植物中的翻译起始因子4E是对马铃薯Y病毒属敏感的一个小家族。看成物中编码eIF4E卵白的自然抗性等位基因缺失时，敲除这些4E家族基因，可以付与作物遗传抗性。eIF4E1是4E家族中一个对CIYVV敏感的翻译起始因子，本研究探讨了使用敲除eIF4E1对拟南芥的病毒抗性的双重影响.

  研究效果批注，敲除eIF4E1后，对CIYVV敏感的植株对三叶草黄脉病毒（ClYVV）体现出抗性，但对芜菁花叶病毒（TuMV）的敏感性显著增强。而通过CRISPR/Cas9基因编辑手艺构立功效抗性等位基因eIF4E1可阻止对TuMV的超敏反应，同时保存对ClYVV的抗性。研究提醒，基因敲除战略可能因病毒使用其他同源因子而保存危害，而模拟自然抗性等位基因是更清静有用的战略。

  FluorCam多光谱荧光成像系统，除了具备叶绿素荧光成像，可以检测植物光合活性以外，还具备多光谱荧光成像功效，好比FPs荧光卵白成像、UV-MCF紫外引发多光谱荧光成像等。在这项研究中，FluorCam便肩负了检测在病毒侵染下差别基因型拟南芥的朽迈、追踪GFP标记病毒漫衍及量化的双重角色。

Z6尊龙凯时提供周全多样的叶绿素荧光/多光谱荧光丈量和成像手艺：

• FP/AP系列手持式叶绿素荧光仪
• FluorCam多光谱荧光/叶绿素荧光成像
• FluorTron多光谱荧光/叶绿素荧光成像系统
• FluorTron多功效高光谱成像系统
• PhenoPlot®-SIF轻盈型高光谱成像手艺
• PhenoTron® PTS植物表型成像剖析系统
• ET-LEDIF叶绿素荧光监测系统

• eIF4E1功效损失与TuMV熏染症状加重有关

  使用带GFP标记的TuMV（TuMV-GFP UK1）熏染三个基因型的拟南芥，划分为野生型WT；敲除eIF4E1对CIYVV具抗性的基因型（eif4e1^KO）；敲除eIFiso4E对TuMV具抗性的基因型（eifiso4e^KO）。使用FluorCam检测熏染14天、21天之后拟南芥叶绿素荧光转变（表征叶片朽迈情形）及GFP表达情形（即TuMV病毒积累水平）。从效果可知，eifiso4e^KO因其具备的病毒抗性，而无显着的病毒侵染，性状和叶绿素荧光水平无显着转变，而eif4e1^KO的GFP信号更强，说明其病毒积累更多，叶绿素荧光成像效果也显示，其熏染症状比野生型更为显着，体现为更严重早衰（叶绿素荧光下降）、新叶发育障碍。

野生型与两个基因敲除拟南芥植株熏染TuMV-GFP UK1病毒14天、21天后的叶绿素荧光、GFP荧光卵白成像效果

• 基因功效验证：

• 恢复eIF4E1表达后，植株对TuMV的敏感性和病毒积累量恢复至野生型水平

  为了确认eif4e1^KO对TuMV易感是否由eIF4E1缺失有关，通过构建了两个互补系eif4e1KO;eIF4E1-1和eif4e1KO;eIF4E1-2，在熏染TuMV-GFP UK1后，于17天后，剖析了它们的表型。FluorCam成像效果批注，eif4e1KO;eIF4E1-1和eif4e1KO;eIF4E1-2的病毒易感性体现恢复到了与野生型相似水平，比eif4e1^KO具有更高的TuMV抗性，证实晰eIF4E1的敲除缺失是eif4e1^KO突变体易感性和病毒积累增添的唯一缘故原由。

左图：野生型与两个互补恢复系植株熏染病毒17天后的叶绿素荧光、GFP荧光卵白成像效果；

右图：野生型与两个基因编辑植株熏染病毒17天后的叶绿素荧光、GFP荧光卵白成像效果

• CRISPR/Cas9基因编辑手艺将eIF4E1转化为抗性等位基因eIF4E1^N176K 

  研究中，模拟豌豆eIF4E等位基因中与抗马铃薯病毒属相关的自然突变基因，通过基因编辑的要领获得非转基因的eIF4E1^N176K植株，侵染实验的效果证实，该基因编辑株对TuMV无超敏反应，且保存对ClYVV的抗性。 

  团结研究中的其他实验效果，得出结论，敲除eIF4E1虽付与植株ClYVV的抗性，但却引发了对TuMV的太过敏感。CRISPR/Cas9基因编辑手艺模拟自然抗性等位基因是更优战略，既可维持抗性，又阻止对其他病毒的易感性。研究强调基因敲除抗性育种保存潜在危害，而功效性等位基因编辑更具应用远景。

• FluorCam多光谱荧光成像助力叶片朽迈和病毒熏染水平检测

  作为研究中的主要检测手段，FluorCam提供了多方面的数据支持。叶绿素荧光成像效果体现了叶绿素荧光强度转变量化叶片朽迈历程，直观反应病毒熏染引发的早衰征象，从而反应叶片朽迈。得力于系统非侵入性检测的优点，可以实现实时追踪植株心理状态，阻止古板取样对实验的滋扰和珍贵样品的破损。而系统具备的GFP荧光卵白检测则为可视化病毒漫衍、量化病毒积累提供、动态监测熏染差别阶段病毒与宿主互作的时序性转变提供了可靠数据。FluorCam兼具的两项手艺配合为拟南芥抗病毒分子生物学研究提供了高效、直观的表型和分子水中剖析工具。

参考文献：

Zafirov, Delyan, et al. "When a knockout is an Achilles’ heel: Resistance to one potyvirus species triggers hypersusceptibility to another one in Arabidopsis thaliana."Molecular Plant Pathology, 22.3 (2021): 334-347.