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PLoS Pathog | 浙江大学王晓伟组揭示双生病毒抑制植物对昆虫的防御反应的分子机制

近日,国际学术期刊PLoS Pathogens在线发表了浙江大学王晓伟教授课题组题为“Plant begomoviruses subvert ubiquitination to suppress plant defenses against insect vectors”(植物双生病毒干扰植物泛素化系统从而抑制植物对昆虫介体防御)的研究论文。该研究发现一种在世界范围内广泛爆发的双生病毒 (Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV)编码的C2蛋白能够与植物泛素互作抑制植物对昆虫的防御反应,进而促进介体昆虫对病毒自身的传播。该发现为解释TYLCV在世界范围内的扩散流行提供了新的视角。
 



在目前已知的上千种植物病毒中,约三分之二主要依赖媒介昆虫进行传播。双生病毒(begomoviruses)占目前已记录的全部植物病毒的三分之一,主要通过媒介昆虫烟粉虱进行传播。之前的研究发现单组份双生病毒中国番茄黄曲叶病毒(TYLCCNV)伴随卫星编码的beta C1蛋白能够抑制植物的防御反应从而提高介体昆虫在寄主植物上的适应性。然而,对于不含伴随卫星的双生病毒(如TYLCV)与寄主植物、介体昆虫之间的互作机制还知之甚少。
 
王晓伟教授课题组研究发现,对农业生产造成重大危害的、全世界十大植物病毒之一的番茄黄曲叶病毒(TYLCV)侵染植物后能够抑制植物对烟粉虱的防御反应,提高烟粉虱在寄主植物上的适应性。研究发现,TYLCV 编码的C2蛋白在抑制植物防御中起着重要的作用。C2蛋白能够与寄主植物的泛素蛋白互作,干扰植物的泛素化系统,抑制植物的茉莉酸抗虫信号通路(JA signaling pathway),因而有利于烟粉虱的存活(图1)。进一步的研究发现,C2蛋白介导的单组份双生病毒与介体昆虫烟粉虱的互惠在不同的寄主植物中是保守的。实验室前期的研究表明,TYLCV经卵传播可能是TYLCV近30年来在全球快速入侵并造成严重危害的重要机制之一(PNAS, 2017)。本研究从植物层面揭示了TYLCV在全球扩散的另一种重要机制。这些研究结果将为有效防控烟粉虱和TYLCV等病毒病的发生提供重要的参考,为阻断烟粉虱及双生病毒在田间扩散提供新的防控思路。
 


图1. C2蛋白与寄主植物的泛素蛋白RPS27A互作,干扰植物的泛素化系统,抑制植物的茉莉酸抗虫信号通路,因而有利于烟粉虱的存活。

 
浙江大学昆虫科学研究所王晓伟教授为本论文通讯作者,昆虫科学研究所博士研究生李苹为文章的第一作者。硕士研究生刘超、邓文豪,博士研究生姚丹梅、潘李隆,李云琴工程师、刘银泉副教授、梁岩研究员、周雪平教授等参与了该项研究。

文章链接:
https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007607
 

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