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我科學家揭秘植物與雙生病毒的分子軍備競賽

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  近日,中國農業科學院植物保護研究所周雪平團隊概述了雙生病毒衛星DNA如何破壞植物的抗病毒兵工廠從而實現病毒有效侵染和傳播的研究進展。相關研究成果在線發布在《植物科學趨勢(Trends in Plant Science)》上。

  雙生病毒是一類世界范圍內廣泛發生的單鏈環狀DNA病毒,在全球小麥、玉米、木薯、番茄和棉花等重要的糧食和經濟作物上造成毀滅性危害,已成為世界上記錄最早、種類最多的植物病毒。我國流行暴發的雙生病毒中約40%的病毒伴隨有衛星DNA,衛星DNA與雙生病毒組成的病害復合體由煙粉虱傳播,分布于全球。

  作為一類專性寄生物,雙生病毒-衛星病害復合體僅編碼7個蛋白,需要依賴與寄主植物復雜的相互作用才能完成復制、轉錄和系統移動等生活史。雙生病毒侵染植物后,調控了寄主的細胞周期、磷酸化介導的信號轉導等多個生物學過程。植物作為固著生物,在整個生命過程中面對不良環境的危害時無法像動物一樣自由地移動。因此,植物在感知雙生病毒-衛星病害復合體侵染時,進化出了多層次的防御系統來抵抗病毒的侵染,包括DNA水平的DNA甲基化、RNA水平的轉錄后基因沉默、蛋白質水平的翻譯后修飾以及細胞自噬介導的蛋白降解等。然而,為了成功侵染植物,雙生病毒衛星DNA編碼的βC1蛋白作為破壞植物抗病毒兵工廠的主謀,也相應地進化出了多種不同的策略來攻擊植物的抗病毒裝備,逃脫植物的防御反應,實現病毒的有效侵染以及與傳毒介體煙粉虱的互惠共生。作物有害生物功能基因組創新團隊及國內外相關研究團隊多年的研究結果表明,雙生病毒-衛星病害復合體與寄主植物之間的相互作用就像是一場永無止境的分子間軍備競賽。

  該研究系統介紹了植物以及煙粉虱如何通過不同層次的抗病毒免疫反應來抵御雙生病毒-衛星DNA病害復合體的侵染,闡述了雙生病毒衛星DNA如何突破植物的抗病毒防御陣地,實現病毒的有效侵染以及與煙粉虱的互惠共生,總結了參與雙生病毒-衛星復合體與植物分子軍備競賽的多個寄主因子在植物與其它病毒互作中的作用,并對該領域今后的研究方向提出了展望。

  該研究得到了國家自然科學基金重點國際(地區)合作研究項目和面上項目的資助。(通訊員 劉明娜)

  原文鏈接:https://www.cell.com/action/showPdf?pii="S1360-1385%2819%2930079-2

 

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