生物通报道:清华大学生科院,中科院动物研究所,以及加州大学河滨分校的研究人员发现了一种病毒蛋白的新功能,利用这些新知可以对抗由蚊子和蚜虫等节肢动物传播的致命病毒。研究人员揭示了黄瓜花叶病毒操控宿主植物,为其释放吸引蚜虫的气味的分子机制(蚜虫能传播这种病毒)。
这一研究成果公布在1月6日的Cell Research杂志上。文章的通讯作者分别是清华大学的谢道昕(Daoxin Xie)教授,中科院动物研究所的康乐(Le Kang)院士,以及加州大学河滨分校的丁守伟(Shou-Wei Ding)教授。
黄瓜花叶病毒在全球迅速蔓延,对包括多种景观美化的植物,以及蔬菜作物,如番茄,胡椒,莴苣和黄瓜等造成了不可逆的损害,这项研究将有助于研发出具有更多抗病性的蔬菜和更大产量的农作物品种。
植物和人类中的许多重要疾病都是由病原体引起,如上述的黄瓜花叶病毒,还有寨卡病毒。这些病原体有共同的特征,那就是通过携带疾病的节肢动物进行传播,病原体与宿主和传播动物之间的分子关联,影响了病原体的出现与成功繁殖。
植物对黄瓜花叶病毒和其他病毒的主要防御是通过RNA干扰(RNAi)引导的。丁教授研究组之前曾发现黄瓜花叶病毒中的一种蛋白:2b蛋白能阻止植物进行抗病毒RNA干扰。最新研究在此基础上,进一步发现一些病原体可以操纵植物和动物,让其释放异味,吸引传播病原体的蚊子和蚜虫。
虽然此前针对这一广义概念,科学家们提出了作用机制,但是具体的宿主操控分子机制迄今并不清楚,尤其是病原体采用的特异效应物,以及它们靶向宿主的途径仍是未知之谜。
这项研究做出了解答:研究人员发现蚜虫传播的黄瓜花叶病毒利用其2b蛋白,抑制植物中特定的激素途径,从而导致蚜虫载体对被感染的植物更具吸引力。这种激素被称为茉莉酸(Jasmonic acid,JA),茉莉酸及其衍生物被统称为茉莉素,作为一类具有共同的环戊烷酮结构的新型天然植物激素,茉莉素具有广泛的生理作用,近年来的研究表明植物利用茉莉素作为重要的防御信号来抵御昆虫攻击以及病原体感染。谢道昕教授多年来致力于这种激素的研究,曾在Molecular Cell杂志上发文,详细解释了茉莉素的作用机制。
这项新发现第一次发现关键病毒效应蛋白可以通过气味作为吸引昆虫的载体,而且这也是第一次指出一种植物激素是介导昆虫载体对受感染植物吸引力的主要宿主因子。
这一研究也指出了一条通过靶向病毒效应子蛋白,或者疾病载体宿主激素的控制病毒疾病的新方法。
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