PNAS | 浙江大学王晓伟教授团队揭示植物双生病毒与其介体昆虫相互适应的共进化机制

病毒作为专性细胞内寄生病原物，在其侵染过程中依赖于寄主细胞资源完成自身的增殖。在长期进化过程中，动植物寄主逐渐形成高度精密的免疫系统来抵御病毒的侵染。相应的，病毒也进化出多种策略以应对寄主的免疫反应。由此，病毒与宿主细胞之间不断上演着激烈的“军备竞赛”。许多严重威胁人类健康和农业生产的病毒都依赖于介体昆虫进行传播。然而，病毒与其介体昆虫之间是否也存在这样的“军备竞赛”还很不太清楚。

近日，浙江大学王晓伟教授团队在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》发表了题为“A balance between vector survival and virus transmission is achieved through JAK/STAT signaling inhibition by a plant virus”的研究论文。该研究发现，烟粉虱通过JAK/STAT信号通路抵御其传播的双生病毒的侵染，而病毒可以抑制该通路来维持自身的传播，最终实现介体存活和病毒传播的平衡。该研究揭示了植物病毒与媒介昆虫彼此相互适应以维持病毒传播与介体存活的分子机制。

菜豆金黄花叶病毒属（Begomovirus）是包含病毒种类最多的植物DNA病毒属，该属病毒引发的植物病害对世界范围内多种经济作物的生产造成巨大损失。菜豆金黄花叶病毒属病毒由烟粉虱（Bemisia tabaci）以循环型方式特异性传播。研究团队以该属的番茄黄曲叶病毒（TYLCV）及其介体烟粉虱为研究对象，对病毒与介体间的互作关系进行了深入探究。研究发现JAK/STAT信号通路在介导TYLCV和烟粉虱的相互适应关系中发挥重要作用。通过RNAi以及抑制剂处理抑制烟粉虱JAK/STAT通路后，烟粉虱体内病毒DNA和外壳蛋白量均显著上升，表明该通路可以抑制TYLCV在烟粉虱体内的积累（图1）。接下来，研究者对烟粉虱中STAT的下游基因进行了鉴定并明确了其中的两种Tep蛋白，BtCD109-2和BtCD109-3，介导了该通路的抗病毒作用。

为应对介体昆虫的免疫反应，TYLCV也进化出相应的策略来抵御烟粉虱的免疫反应。研究发现TYLCV侵染可以显著抑制烟粉虱JAK/STAT通路的活性。并且，TYLCV的外壳蛋白直接与烟粉虱STAT蛋白互作来抑制其入核，进而抑制STAT对下游基因的转录激活作用。更重要的是，研究者发现抑制JAK/STAT通路在促进TYLCV传播的同时会降低烟粉虱的存活率和产卵量。这些研究结果表明JAK/STAT介导的TYLCV与烟粉虱的互作在维持烟粉虱存活和病毒传播的平衡关系中起重要作用。此外，TYLCV与烟粉虱共同进化形成的这种病毒与介体间的相互适应机制可能也是该病毒在全球范围内扩散的原因之一。

浙江大学昆虫科学研究所博士后王雨蒙为该论文的第一作者，王晓伟教授为通讯作者。南京农业大学何亚洲教授、浙江大学硕士毕业生叶昕彤、博士毕业生郭涛、潘李隆助理研究员、刘树生教授以及美国加州大学河滨分校James Ng教授参与了该项研究。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及海南省重大科技项目的资助。

原文链接：

www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2122099119

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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