农学院王晓伟教授团队在PNAS发文揭示植物双生病毒与其介体昆虫相互适应的共进化机制

时间:2022年10月6日
来源:浙江大学农业生物技术学院

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近日,农学院王晓伟教授团队在《 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

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近日,农学院王晓伟教授团队在《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。

许多对农作物生产造成严重危害的病毒都需要依赖于介体昆虫进行传播。由于介体昆虫对病毒的传播和扩散与介体存活状态紧密相关,因此病毒和介体间显然存在某种适应关系以促进病毒传播的同时确保介体存活。目前关于植物病毒与介体昆虫间如何建立良好的相互适应关系一直未有详细研究,解析其中的分子机制有助于深刻理解病毒与介体昆虫间的共进化关系。

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,均由烟粉虱(Bemisia tabaci)以持久型方式特异性传播。研究团队以该属的番茄黄曲叶病毒(TYLCV)及其传播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。通过抑制烟粉虱JAK/STAT通路,研究者发现烟粉虱体内病毒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。此外,STAT的下游基因BtCD109-2BtCD109-3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抑制烟粉虱JAK/STAT通路。研究发现TYLCV侵染可以显著抑制烟粉虱中JAK/STAT通路的活性。并且,TYLCV的外壳蛋白通过与烟粉虱STAT结合来抑制其入核,进而抑制STAT对下游基因的调控作用。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(图2)。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。


2 烟粉虱JAK/STAT通路介导的TYLCV与烟粉虱相互适应的模式图 

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


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