微生物所合作在病毒介體昆蟲植物三者互作研究中取得進展

　　雙生病毒(Geminivirus)引起的病害在最近20年間由局部發生的小病害衍變成目前全球性的最重要的植物病毒病害之一，危害玉米、小麥、棉花、木薯、番茄等重要作物和觀賞植物，僅木薯每年在全球造成的經濟損失就達數十億美元之巨。同時雙生病毒的介體昆蟲煙粉虱(whitefly，Bemisia tabaci)在此期間發展成為重要的全球性害蟲。前期的生態學研究結果發現雙生病毒可以通過抑制作物的抗蟲反應，從而促進了煙粉虱種群的增長；煙粉虱的種群增長反過來促進了雙生病毒在全球范圍內的擴張，但是其互惠共生的分子機制卻不清楚，由于其研究涉及到多個學科而一直得不到深入解析。中國科學院微生物研究所葉健青年課題組聯合浙江大學及新加坡、荷蘭和美國等多個實驗室的科研人員進行合作研究，其最新的研究成果揭示了雙生病毒-介體昆蟲煙粉虱互惠共生形成的分子機制。

　　植物激素茉莉酸（jasmonic acid, JA）是一種介導植物對昆蟲抗性的重要激素，轉錄因子MYC2是JA途徑中的關鍵調控因子。研究人員發現，包括中國番茄黃曲葉病毒（Tomato yellow leaf curl China virus，TYLCCNV）在內的多種雙生病毒進化出了一種保守的分子機制，病毒衛星DNA分子編碼的βC1蛋白能夠通過分子模擬（Molecular mimicry），與MYC2互作干擾MYC2同源二聚體的形成。MYC2同源二聚體的形成是其激活所調控的下游多種抗蟲相關次生代謝物質的合成代謝相關的基因所必需的，例如萜烯類化合物揮發物（terpenes）和芥子油苷（glucosinolate）等，這種病毒對關鍵抗蟲調控轉錄因子的“脅持”，使得煙粉虱在寄主定位時更偏好選擇被雙生病毒感染的植物；而且定殖在病毒感染或表達βC1蛋白植物上的煙粉虱性成熟早，產卵量多，煙粉虱種群密度的提高造成了大范圍的病毒病害的發生和危害。

　　全球目前已報道植物病毒有上千種，其中昆蟲傳病毒約占80%。因缺乏抗病種質資源，蟲傳病毒病如水稻條紋葉枯病毒（Rice stripe virus）病等具有爆發性強、防治難度極大的特點，已成為農業生產的嚴重威脅。該項研究成果為綠色防控雙生病毒病害和煙粉虱提供了分子靶標和化合物前體，發現的病毒-昆蟲介體的互惠共生的分子機制為其他包括登革熱等蟲傳病害提供了借鑒。該項研究成果已經在線發表在植物學領域重要期刊The Plant Cell上。葉健課題組的孫艷偉實習研究員為文章的共同作者，葉健為文章的通訊作者。此項研究受到中國科學院戰略性先導科技專項（B類）-“作物病蟲害的導向性防控項目的資助（XDB11040300）”。

　　圖例：（A）煙粉虱偏好感染雙生病毒或者表達病毒蛋白βC1的植物。（B）病毒蛋白βC1或者BV1與擬南芥和煙草JA途徑關鍵轉錄因子MYC2互作。（C）工作模型：雙生病毒通過抑制寄主重要抗蟲因子MYC2蛋白干擾了植物抗蟲次生代謝物質的合成，促進煙粉虱選擇感病的植物，并通過改善了定殖昆蟲的營養條件進一步促進了昆蟲種群增長，反過來加快了病毒的植物-植物間傳播，最終形成了雙生病毒-煙粉虱的互惠共生關系，從而加重了病害的流行和危害。