山東農(nóng)大科研團(tuán)隊揭秘病毒“詭計”——揭示病毒與植物互作新機制

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 魏海政 通訊員 王靜 趙秀明）病毒是微小的生物體，雖然看不見摸不著，但對人類和動植物健康的影響不容小覷。特別是對植物來說，病毒病不僅導(dǎo)致植物生長受阻，還可能嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量。然而，病毒是如何在植物體內(nèi)“興風(fēng)作浪”的？這一機制一直是個未解之謎。

北京時間2025年3月5日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞宿主與微生物》（Cell　Host　&　Microbe）在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)包志龍和馬方放教授領(lǐng)銜的園藝作物抗病及品質(zhì)遺傳改良育種團(tuán)隊的最新科研成果，為我們揭開了這一謎團(tuán)。

我國是番茄生產(chǎn)消費第一大國，根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年我國番茄產(chǎn)量在6900萬噸以上，占世界總產(chǎn)量的38%以上。番茄生產(chǎn)過程中病蟲害非常嚴(yán)重，常見的番茄病害有44種，且仍有新的病原物或致病變種在不斷涌現(xiàn)。當(dāng)前危害我國番茄生產(chǎn)的病害主要是病毒病，其中黃化曲葉病毒病、褪綠病毒病、褐色皺紋果病毒病最為嚴(yán)重。

培育抗病品種是抵御病毒病危害最有效的途徑。

科研人員以番茄為模式植物，揭示了病毒如何挾持并重新編排植物細(xì)胞周期調(diào)控蛋白功能，促進(jìn)病毒繁殖，限制植物生長發(fā)育的分子機理。他們還創(chuàng)制了改變細(xì)胞周期調(diào)控蛋白功能的遺傳材料，明確了其對病毒病的抗性，為抗病育種開辟了新思路。

病毒編碼蛋白少，必須依賴宿主蛋白構(gòu)建完整的生存繁殖體系。傳統(tǒng)培育抗病品種需要有廣泛的種質(zhì)資源、良好的接種發(fā)病條件、長期的篩選鑒定，容易受到物資、人力投入和環(huán)境等多種因素的影響。明確宿主蛋白參與病毒復(fù)制的機制，有利于靶向篩選和創(chuàng)制抗病育種材料，縮短培育抗病品種的周期。

論文通訊作者之一包志龍教授介紹，想要避免病毒病肆虐、影響蔬菜生產(chǎn)，明確病毒的繁殖機制是關(guān)鍵。就番茄而言，黃化曲葉病毒和褪綠病毒分別屬于DNA和RNA病毒范疇，在宿主體內(nèi)復(fù)制繁殖的機制有較大差異，是否挾持共性的宿主蛋白是值得研究的重要科學(xué)問題。

科研團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，番茄黃化曲葉病毒和褪綠病毒均挾持細(xì)胞周期調(diào)控關(guān)鍵蛋白復(fù)合體E3泛素連接酶APC/C的激發(fā)子CDC20，這兩種病毒通過雙重機制調(diào)整APC/C的活性，加速細(xì)胞周期調(diào)控因子RBR1的分解，從而對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生干擾。同時，病毒對植物細(xì)胞周期調(diào)控因子功能的重新編排，抑制了植物正常的生長發(fā)育。

《細(xì)胞宿主與微生物》雜志審稿人認(rèn)為，通過改變細(xì)胞周期調(diào)控蛋白功能，該論文不僅為理解病毒與植物互作的新機制提供了重要線索，對病毒如何編排宿主細(xì)胞核內(nèi)生物學(xué)過程提供了更深層次的見解，也為病毒病抗性育種提供了新思路，會促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

論文通訊作者之一馬方放教授表示，研究團(tuán)隊將在此基礎(chǔ)上繼續(xù)探索病毒與植物互作的其他發(fā)育相關(guān)機制，為抗病育種提供更多靶點，培育出具有更強抗病能力的作物品種，從而提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量，保障國家糧食和蔬菜安全。