我室分子植物病毒课题组在小麦病毒致病和传播机理研究方面取得重要进展

由大麦黄矮病毒（BYDV）侵染引起的小麦黄矮病是危害我国西北、华北、黄淮等麦区的重要病害。通常秋苗感病后，经麦蚜迁飞传毒快速流行，造成小麦黄化矮缩，减产、绝收，该病害被称为麦类 “癌症”。由于对病毒致病和蚜虫传毒机理不清楚，长期以来制约病害防控。

2024年3月7日，我室分子植物病毒课题组在生物学顶刊《Molecular Plant》上在线发表了题为“A viral movement protein targets host catalases for 26S proteasome-mediated degradation to facilitate viral infection and aphid transmission in wheat”的研究论文，揭示了BYDV—蚜虫—小麦的协同进化关系。

维持活性氧（ROS）稳态对于受病毒感染的植物生长和存活至关重要，许多病毒可破坏寄主植物体内的ROS平衡，导致植物产生黄化和坏死症状。而病毒也可以通过控制植物的ROS稳态来促进自身的侵染和积累。过氧化氢酶（CATs）几乎是所有需氧生物中发现的最古老的抗氧化酶之一，该酶能将细胞代谢活动产生的H2O2分解为水和氧，以维持植物体内的ROS稳态。

图1. 病毒运动蛋白（MP）过表达促进病毒（BYDV）的侵染和黄矮表型的出现

本研究发现病毒的运输蛋白（MP）过表达显著促进了小麦中ROS的积累，导致黄矮表型的出现。相反，小麦为了抵御病毒感染扩展，利用自身TaCATs抑制病毒侵染。病毒又为了反防御，克服TaCATs抑制，MP通过26S蛋白酶体途径，促进蛋白酶体受体蛋白PSMD2和TaCAT1的互作，从而促进TaCATs的降解。TaCATs被降解后破坏了小麦体内的ROS平衡，导致ROS含量升高。ROS含量的升高促进了BYDV的积累，同时又抑制了介体蚜虫的繁殖，并促进了有翅蚜的产生，推动了有翅蚜迁飞到健康小麦开始下一轮循回传毒。

图2. MP蛋白促进BYDV侵染和传播机理的模式图

我室分子植物病毒课题组吴云锋教授和赵磊副教授为该论文的共同通讯作者，博士研究生田淑媛为该论文的第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和科技部引进高端外国专家计划项目的资助。