番茄褪綠病毒（Tomato chlorosis virus, ToCV）主要由煙粉虱傳播，近年來對全球番茄的生長、品質(zhì)和產(chǎn)量造成嚴(yán)重威脅。植物病毒通過多種機制操縱宿主植物和昆蟲媒介，包括改變植物揮發(fā)物、調(diào)節(jié)媒介昆蟲選擇行為和抑制宿主免疫反應(yīng)等。因此，闡明ToCV、煙粉虱和番茄三者之間的互作機制，可解析近年來ToCV迅速暴發(fā)原因，并提供有效防控策略。
近日，岳麓山實驗室微生物品種創(chuàng)制中心/湖南省農(nóng)科院劉勇/史曉斌研究團隊在綜合性學(xué)術(shù)期刊Advanced Science在線發(fā)表了題為“Neophytadiene, a plant specialized metabolite, mediates the virus-vector-plant tripartite interactions”的研究論文，揭示了寄主植物的揮發(fā)物——新植二烯介導(dǎo)的煙粉虱傳播番茄褪綠病毒的機制，為控制媒介昆蟲介導(dǎo)的植物病毒傳播提供了新的途徑。
該研究發(fā)現(xiàn)ToCV感染番茄后誘導(dǎo)葉綠素的降解產(chǎn)物新植二烯增加，該過程在ToCV的P9蛋白與寄主番茄中編碼的Lhca4蛋白相互作用后產(chǎn)生，進而導(dǎo)致葉綠素降解，隨后合成新植二烯。SlLhca4的過表達降低葉綠素降解，有效緩解了ToCV侵染導(dǎo)致的褪綠癥狀，嗜硫小紅卵菌處理同樣緩解了褪綠癥狀，并減少了新植二烯的產(chǎn)生。
此外，研究發(fā)現(xiàn)煙粉虱趨向于感染ToCV的番茄依賴新植二烯的含量變化，煙粉虱的氣味結(jié)合蛋白OBP2能夠與新植二烯結(jié)合，抑制BtOBP2表達降低了煙粉虱的嗅覺感知，導(dǎo)致其對新植二烯的偏好性降低，從而減輕了病毒的傳播。
綜上所述，該研究將生態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合，全面解讀了ToCV、煙粉虱和寄主植物三者之間的相互作用機理，鑒定了這一過程的關(guān)鍵橋梁物質(zhì)——新植二烯，并解析了病毒傳播的關(guān)鍵鏈條（P9-Lhca4-新植二烯-OBP2）之間的互作關(guān)系，為控制病毒-媒介昆蟲-植物三者相互作用的遺傳基礎(chǔ)提供了關(guān)鍵見解。
P9-Lhca4-新植二烯-OBP2互作模式圖
湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院劉勇研究員、張德詠研究員和美國伊利諾伊大學(xué)周序國教授為該論文的共同通訊作者，湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院史曉斌研究員、湖南省農(nóng)科院與湖南大學(xué)聯(lián)培的已畢業(yè)碩士樂昊（現(xiàn)為浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院博士生）、湖南省農(nóng)科院與長江大學(xué)聯(lián)培的已畢業(yè)碩士魏艷（現(xiàn)為中國農(nóng)大植物保護學(xué)院博士生）為本文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重點項目、湖南省自然科學(xué)杰出青年基金、國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)體系、湖湘青年英才等項目的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/advs.202416891
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