植物保护学院张彤、周国辉团队揭示水稻条纹花叶病毒劫持水稻抽穗相关基因促进病害越冬机制

来源单位及审核人:植物保护学院 张彤编辑:李彦华审核发布:安沛 发布时间:2024-07-01

  植物病毒引发的病害严重制约全球农作物的产量与品质,在目前已报道的植物病毒中有约80%依赖于昆虫介体的传播,其中,在我国发生的水稻病毒几乎都由飞虱或叶蝉传播。本世纪,对于虫媒病毒与寄主植物、媒介昆虫的跨界互作机制研究取得了诸多进展,如虫媒病毒直接调控介体昆虫的发育或行为来促进虫媒传播,或调控植物的防御反应促进媒介昆虫的种群增长、寄主选择等,间接地促进病毒的传播和流行。然而,尚未有报道植物病毒能通过调控寄主植物的生长发育来促进病害流行。

  近日,JIPB发表了足球比分网,即时比分植物保护学院张彤、周国辉团队题为“Rice stripe mosaic virus hijacks rice heading related gene to promote the overwintering of its insect vector”的研究论文,揭示了水稻条纹花叶病毒(Rice stripe mosaic virus,RSMV)劫持水稻抽穗相关基因促进其介体叶蝉越冬的机制。该团队自2017年发现并报道RSMV后,该病毒引起的病害已在我国华南稻区广泛分布并严重为害水稻生产。田间水稻病株表现出叶片条纹花叶、发育延缓,导致病区水稻收割后大量感染RSMV的病株因尚未抽穗而被残留在田间,成为大量害虫和病原的越冬场所。对重病区广东省云浮市连续四年的田间调查显示,冬闲稻田中介体叶蝉虫量和带毒率与上季水稻病株率呈显著的正相关,这可能与该病毒近年来的加重流行密切相关。

  实验室研究表明,RSMV侵染的确延缓水稻发育,尤其是抽穗期比健康水稻推迟了15-20天,当健康水稻黄熟时,感染RSMV的水稻依然绿色,更加吸引叶蝉取食且更有利于叶蝉生长。进一步研究发现RSMV编码的一个只有67个氨基酸的小蛋白P6是导致水稻抽穗延迟的关键因子。蛋白互作筛选发现P6能与水稻抽穗相关的E3泛素连接酶HAF1相互作用,抑制HAF1同源二聚体的形成,并破坏HAF1与其底物蛋白Hd1和ELF3的结合和泛素化,从而抑制下游抽穗相关基因RFT1/Hd3a的表达,从而导致抽穗延迟,为病毒的介体叶蝉提供了更有利的越冬场所。

图1 RSMV调节水稻抽穗促进病毒和昆虫媒介越冬的模式图

  此外,研究还发现相较于野生型,HAF1突变体水稻表现出对RSMV更强的抗性,而HAF1过表达水稻则对RSMV更易感,说明HAF1可能参与病毒感染,并暗示水稻的发育调节和抗病免疫之间存在交互作用,需要进一步研究以阐明潜在机制。

  综上所述,该研究把田间调查和实验室研究相结合,明确RSMV侵染水稻延迟抽穗,导致病株长久地存留在冬季稻田中,为介体叶蝉和病毒越冬创造了有利条件,揭示了水稻病毒通过调节寄主发育进程促进病害流行的新机制。

  植物保护学院张彤教授和周国辉教授为共同通讯作者,博士后陈思平、硕士生钟馨怡为该论文的共同第一作者,杨新副研究员参与了该工作。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省自然科学基金等的资助。

  相关论文链接:https://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.13722


文图/植物保护学院

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