Background Cucurbits produce fruits or vegetables that have great dietary importance and economic significance worldwide. The published genomes of at least 11 cucurbit species are boosting gene mining and novel breeding strategies, however genetic transformation in cucurbits is impractical as a tool for gene function validation due to low transformation efficiency. Virus-induced gene silencing (VIGS) is a potential alternative tool. So far, very few ideal VIGS vectors are available for cucurbits. Results Here, we describe a new VIGS vector derived from cucumber green mottle mosaic virus (CGMMV), a monopartite virus that infects cucurbits naturally. We show that the CGMMV vector is competent to induce efficient silencing of the phytoene desaturase (PDS) gene in the model plant Nicotiana benthamiana and in cucurbits, including watermelon, melon, cucumber and bottle gourd. Infection with the CGMMV vector harboring PDS sequences of 69-300 bp in length in the form of sense-oriented or hairpin cDNAs resulted in photobleaching phenotypes in N. benthamiana and cucurbits by PDS silencing. Additional results reflect that silencing of the PDS gene could persist for over two months and the silencing effect of CGMMV-based vectors could be passaged. Conclusions These results demonstrate that CGMMV vector could serve as a powerful and easy-to-use tool for characterizing gene function, controlling viral pathogens or even performing resistance breeding in cucurbits. Moreover, this study will possess considerable important reference value for developing different viral vectors.

中文翻译：

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一种黄瓜绿色斑驳花叶病毒载体，用于葫芦科植物病毒诱导的基因沉默。

背景葫芦生产的水果或蔬菜在世界范围内具有重要的饮食重要性和经济意义。至少 11 种葫芦科植物的已发表基因组正在推动基因挖掘和新的育种策略，但由于转化效率低，葫芦科植物的遗传转化作为基因功能验证的工具是不切实际的。病毒诱导的基因沉默 (VIGS) 是一种潜在的替代工具。到目前为止，很少有理想的 VIGS 载体可用于葫芦科植物。结果 在这里，我们描述了一种源自黄瓜绿色斑驳花叶病毒 (CGMMV) 的新 VIGS 载体，CGMMV 是一种自然感染葫芦科植物的病毒。我们表明，CGMMV 载体能够诱导模式植物本氏烟草和包括西瓜、甜瓜、黄瓜和葫芦。感染具有 69-300 bp 长度的 PDS 序列的 CGMMV 载体以有义或发夹 cDNAs 的形式通过 PDS 沉默导致本氏烟草和葫芦科植物中的光漂白表型。其他结果表明 PDS 基因的沉默可以持续两个多月，并且可以传递基于 CGMMV 的载体的沉默效果。结论 这些结果表明，CGMMV 载体可以作为一种功能强大且易于使用的工具，用于表征基因功能、控制病毒病原体甚至在葫芦中进行抗性育种。此外，本研究对于开发不同的病毒载体具有相当重要的参考价值。感染具有 69-300 bp 长度的 PDS 序列的 CGMMV 载体以有义或发夹 cDNAs 的形式通过 PDS 沉默导致本氏烟草和葫芦科植物中的光漂白表型。其他结果表明 PDS 基因的沉默可以持续两个多月，并且可以传递基于 CGMMV 的载体的沉默效果。结论 这些结果表明，CGMMV 载体可以作为一种功能强大且易于使用的工具，用于表征基因功能、控制病毒病原体甚至在葫芦中进行抗性育种。此外，本研究对于开发不同的病毒载体具有相当重要的参考价值。感染具有 69-300 bp 长度的 PDS 序列的 CGMMV 载体以有义或发夹 cDNAs 的形式通过 PDS 沉默导致本氏烟草和葫芦科植物中的光漂白表型。其他结果表明 PDS 基因的沉默可以持续两个多月，并且可以传递基于 CGMMV 的载体的沉默效果。结论 这些结果表明，CGMMV 载体可以作为一种功能强大且易于使用的工具，用于表征基因功能、控制病毒病原体甚至在葫芦中进行抗性育种。此外，本研究对于开发不同的病毒载体具有相当重要的参考价值。其他结果表明 PDS 基因的沉默可以持续两个多月，并且可以传递基于 CGMMV 的载体的沉默效果。结论 这些结果表明，CGMMV 载体可以作为一种功能强大且易于使用的工具，用于表征基因功能、控制病毒病原体甚至在葫芦中进行抗性育种。此外，本研究对于开发不同的病毒载体具有相当重要的参考价值。其他结果表明 PDS 基因的沉默可以持续两个多月，并且可以传递基于 CGMMV 的载体的沉默效果。结论 这些结果表明，CGMMV 载体可以作为一种功能强大且易于使用的工具，用于表征基因功能、控制病毒病原体甚至在葫芦中进行抗性育种。此外，本研究对于开发不同的病毒载体具有相当重要的参考价值。