烟草叶绿体核糖体蛋白促进TVBMV侵染

　　2021年5月31日，Plant Physiology在线发表了山东农业大学植保学院李向东教授课题组题为“The chloroplast ribosomal protein large subunit 1 interacts with viral polymerase and promotes virus infection”的研究论文。该研究发现烟草叶绿体核糖体蛋白大亚基1（NbRPL1） 与烟草脉带花叶病毒（TVBMV）核内含体蛋白b（NIb）互作，通过减弱NbBeclin1介导的 NIb 降解来促进TVBMV侵染。

　　叶绿体在植物病毒和宿主之间的军备竞赛中发挥着不可或缺的作用。TVBMV等病毒侵染可导致烟草中多个叶绿体相关基因的表达变化。植物病毒通常会招募叶绿体蛋白，以支持病毒复制和移动。马铃薯Y病毒属（Potyvirus）是最大的植物RNA病毒类群，也是对农业危害最为严重的病毒组。Potyvirus基因组为编码11种蛋白的正义单链RNA，其中的核内含体蛋白b（NIb）是包含保守GDD基序的RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）。已有研究表发现，定位于叶绿体的光诱导蛋白（LIP）通过与小麦黄花叶病毒（WYMV）NIb互作来促进病毒侵染；核糖核蛋白复合物中的胞质核糖体蛋白P0与马铃薯A病毒（PVA）NIb结合以促进PVA侵染。然而，目前还没有关于叶绿体核糖体蛋白与NIb互作的报道。

　　本研究通过筛选与互作验证发现，TVBMV NIb与叶绿体内的50S核糖体蛋白大亚基1（NbRPL1）直接互作。NbRPL1通过其N端叶绿体转运肽（cTP）靶向定位于叶绿体。已知病毒编码的膜蛋白6K2能诱导形成含有病毒复制复合体（VRC）的复制囊泡，是病毒复制的关键。通过在烟草叶片中瞬时表达以及荧光观察发现，NbRPL1和NIb共定位于6K2诱导的囊泡中。一旦TVBMV侵染，NIb和NbRPL1复合物即与叶绿体中6K2诱导的VRCs共定位。

　　利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术对烟草中的NbRPL1基因进行沉默表达，随后接种TVBMV-GFP，结果发现NbRPL1沉默抑制了TVBMV在烟草体内的长距离运输和复制（图1）。而NbRPL1过表达能够促进NIb和病毒RNA的积累，从而促进TVBMV的胞间运动。

　　图1. NbRPL1沉默表达影响TVBMV侵染和NIb的亚细胞定位

　　自噬相关基因ATGs、NbBeclin1和NbVPS15 在TVBMV入侵后表达上调，表明TVBMV侵染能够激活自噬途径。为检测NbBeclin1是否能识别TVBMV NIb，通过互作验证发现，NbBeclin1与TVBMV NIb互作。过表达NbBeclin1可显著加快TVBMV NIb降解，且TVBMV RNA水平在NbBeclin1过表达叶片中明显降低，表明NbBeclin1通过互作并介导NIb降解减弱了TVBMV复制。进一步蛋白表达检测发现，NbRPL1过表达可减弱NbBeclin1对NIb的降解，并促进TVBMV复制。pull-down实验结果显示，NbRPL1与NbBeclin1竞争性结合TVBMV NIb（图2）。

　　图2. NbRPL1与NbBeclin1竞争性结合NIb

　　综上表明，一旦TVBMV入侵烟草植株后，TVBMV复制酶NIb能够被NbBeclin1介导的自噬识别并降解。为阻止该现象的发生，TVBMV通过招募NbRPL1来与NbBeclin1竞争性结合NIb，以抑制降解和促进侵染。该发现加深了我们对叶绿体核糖体蛋白在Potyvirus发病机制中作用的理解，并为Potyvirus抗性品种的培育提供了新策略。