2022年1月12日，我校周國(guó)輝教授和張彤副教授團(tuán)隊(duì)在Molecular Plant（IF2020=13.164,，生物學(xué)一區(qū)）在線發(fā)表了題為“A viral protein orchestrates rice ethylene signaling to coordinate viral infection and insect vector-mediated transmission”的研究論文,，揭示了南方水稻黑條矮縮病毒通過(guò)調(diào)控寄主水稻的乙烯信號(hào)，協(xié)調(diào)病毒侵染和昆蟲介體傳播的分子機(jī)制,。

植物病毒引發(fā)的病害嚴(yán)重制約我國(guó)和全球農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì),，在目前已報(bào)道的植物病毒中有約80%依賴于昆蟲介體的傳播。蟲媒病毒病害的防控既要控制病毒本身,，又要控制介體昆蟲傳毒,，防治策略復(fù)雜、難度很大,。因此,，加強(qiáng)病害循環(huán)中植物-病毒-昆蟲這三種跨界生物間互作的分子信號(hào)及分子機(jī)制研究，進(jìn)而發(fā)展更高效控制蟲傳重大病毒病害的技術(shù)是保障國(guó)家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求,。

南方水稻黑條矮縮病毒（Southern rice black-streaked dwarf virus, SRBSDV）是隸屬于呼腸孤病毒科（Reoviridae）斐濟(jì)病毒屬（Fijivirus）的雙鏈RNA病毒,，由遷飛性害蟲白背飛虱(Sogatella furcifera)以持久增殖型方式傳播，是近十年影響我國(guó)南部和中南半島各國(guó)水稻生產(chǎn)的最主要病毒病害,，2020年被列入我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》,。研究水稻-SRBSDV-白背飛虱這三種跨界生物間互作的分子機(jī)制，解析該重大病害的致病成災(zāi)機(jī)理,，發(fā)展SRBSDV高效綠色防控策略是目前亟待解決的生產(chǎn)及科學(xué)問(wèn)題,。

該研究首先發(fā)現(xiàn)SRBSDV在不同侵染階段差異調(diào)節(jié)白背飛虱和水稻的相互作用，通過(guò)感病植株對(duì)白背飛虱的“推-拉”效應(yīng)促進(jìn)病毒傳播,。在病毒侵染前期,，病株驅(qū)避白背飛虱，避免植株被過(guò)度侵?jǐn)_而有利于病毒在體內(nèi)大量增殖,。到了侵染后期,，當(dāng)植株體內(nèi)病毒含量累積到較高水平時(shí)，感病植株變得吸引白背飛虱,，從而促進(jìn)病毒傳播和擴(kuò)散,。為了解析這種侵染前、后期病毒-水稻-飛虱三者互作方式的轉(zhuǎn)換,，作者利用遺傳學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)水稻乙烯信號(hào)在其中發(fā)揮著調(diào)節(jié)作用,，乙烯信號(hào)正調(diào)控病毒對(duì)水稻的侵染，負(fù)調(diào)控水稻對(duì)白背飛虱的引誘力,。在侵染前期,，病株乙烯信號(hào)增強(qiáng)，促進(jìn)了病毒增殖,；在侵染后期,，病株乙烯信號(hào)受到抑制,，提高了對(duì)白背飛虱的引誘力。

進(jìn)一步地,，作者通過(guò)分子生物學(xué),、細(xì)胞生物學(xué)等研究手段發(fā)現(xiàn)SRBSDV編碼的P6蛋白是調(diào)控水稻乙烯信號(hào)的效應(yīng)蛋白。在病毒侵染的前期,，P6蛋白主要定位在細(xì)胞質(zhì),，通過(guò)與水稻乙烯信號(hào)調(diào)控因子OsRTH2特異性互作來(lái)增強(qiáng)乙烯信號(hào)，從而促進(jìn)病毒的增殖,。隨著病程的進(jìn)展,，P6蛋白逐漸向細(xì)胞核內(nèi)積累，與核內(nèi)乙烯信號(hào)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子OsEIL2特異性互作,，通過(guò)破壞后者二聚體形成來(lái)抑制乙烯信號(hào),，從而增強(qiáng)水稻對(duì)白背飛虱的引誘能力。通過(guò)在細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)特異性表達(dá)P6蛋白,，作者進(jìn)一步證實(shí)了細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的P6蛋白促進(jìn)病毒侵染但驅(qū)避白背飛虱,，而細(xì)胞核內(nèi)的P6蛋白能顯著增強(qiáng)水稻對(duì)白背飛虱的引誘能力。

綜上所述,，該研究揭示了南方水稻黑條矮縮病毒通過(guò)其編碼的P6蛋白在侵染不同時(shí)期亞細(xì)胞定位的轉(zhuǎn)變,，雙向調(diào)控水稻的乙烯信號(hào)，侵染前期在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮增強(qiáng)乙烯信號(hào)的功能,，從而促進(jìn)病毒增殖并保護(hù)植物免受昆蟲過(guò)度取食,；侵染后期在細(xì)胞核中發(fā)揮抑制乙烯信號(hào)的功能，從而吸引介體昆蟲促進(jìn)病毒傳播,。這種病毒在侵染進(jìn)程中協(xié)調(diào)增殖和傳播的機(jī)制,，為我們理解植物-病毒-昆蟲三界生物互作提供了新的認(rèn)識(shí)。

學(xué)校植物保護(hù)學(xué)院博士生趙婭玲為論文第一作者,，張彤副教授和周國(guó)輝教授為通訊作者,。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東特支計(jì)劃科技創(chuàng)新青年拔尖人才,、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃,、廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助。（文圖/植保學(xué)院 馮東東）

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.01.006