揭秘：甘蔗花葉病毒促進病毒侵染的分子機制

　　甘蔗花葉病毒（SCMV）廣泛分布于世界主要玉米產區，是我國和非洲玉米生產上的一種主要病原，單獨侵染玉米造成玉米矮花葉病導致玉米產量損失可達50%（Chiu, 1988； Fan et al., 2003）；SCMV與玉米褪綠斑駁病毒復合侵染造成玉米致死性壞死病，嚴重發生時導致玉米絕產。近年來，周濤教授課題組建立了玉米—SCMV病理研究系統探索病毒侵染致病的分子機制（Chen et al., 2017； Yuan et al., 2019），以期提出病毒控制新策略和研發抗病毒新種質。

　　病原物侵染通常干擾真核寄主的RNA剪接模式。在病毒—植物互作中，目前還不清楚病毒對寄主可變剪接模式的改變是其侵染過程中的附帶效應，還是一種病毒調控寄主基因表達進而有利于其侵染致病的機制。本研究分析了SCMV侵染引起的玉米轉錄組和蛋白組變化，表明可變剪接在病毒侵染引起的蛋白組差異中發揮主要作用。根據SCMV侵染玉米引致的花葉特點，聚焦到類胡蘿卜素合成途徑的第一個限速酶ZmPSY1。SCMV侵染引起ZmPSY1總轉錄本水平顯著，但有趣的是，相對于對照植株，ZmPSY1的蛋白水平沒有顯著變化。隨后鑒定了ZmPSY1在玉米葉片中表達的2個轉錄本T001和T003，其中T001表達豐度高，T003表達豐度低；T001和T003的5?-UTR和編碼區均一致，差別在于T001的3?-UTR較短。

　　ZmPSY1無義突變體玉米植株降低了對SCMV侵染的敏感性并表現輕微花葉癥狀，表明ZmPSY1有利于SCMV的高效侵染及參與花葉的嚴重程度。RNA結構預測表明T003在更長的3?-UTR區域會形成高級結構，而T001不具有這樣的特點。通過體內和體外翻譯實驗證實了T001的3?-UTR序列比T003的3?-UTR序列具有更高的增強翻譯效率。通過病毒誘導的ZmPSY1基因沉默實驗，發現RNA豐度較高的T001沉默效率更高，這種高效沉默不利于SCMV的復制增殖及花葉癥狀的表現，由此說明高豐度和高翻譯效率的T001在SCMV侵染中扮演重要作用。

　　綜上，SCMV侵染玉米后，盡管ZmPSY1總轉錄本水平顯著降低，但在侵染后期具有高翻譯效率的轉錄本T001的相對豐度被維持，這有利于ZmPSY1蛋白水平的維持從而在SCMV的高效侵染和癥狀形成中發揮重要作用。這些數據和結果為通過基于基因編輯技術改變ZmPSY1的可變剪接進而實現抗病毒提供了依據。

　　杜開通：植物病理學專業2016級碩博連讀生；導師為植物病毒研究室的周濤教授。相關研究發表在植物科學一區期刊Plant Physiology。