科學(xué)家們解開了稻飛虱控制未來作物病害爆發(fā)的潛力
中國科學(xué)院動(dòng)物研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種嚴(yán)重的水稻病毒如何在小型褐飛虱內(nèi)繁殖，這是該病毒的主要載體。水稻條紋病毒(RSV)每年對(duì)水稻作物造成重大損害。該研究可以為控制這種和其他病毒傳播的未來戰(zhàn)略提供信息，這些病毒可能對(duì)水稻，小麥，棉花和其他作物造成破壞性影響。“大多數(shù)植物病毒依靠昆蟲在植物之間攜帶它們，許多植物病毒可以在這些載體昆蟲或”載體“的細(xì)胞內(nèi)繁殖，而不會(huì)實(shí)際傷害它們，”動(dòng)物學(xué)教授馮翠說。“RSV是最臭名昭著的植物病毒之一，由小褐飛虱攜帶，一旦進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，就能與昆蟲的免疫系統(tǒng)達(dá)到平衡。”
動(dòng)物宿主中的病毒感染激活一種途徑，通過該途徑，一種稱為c-Jun N-末端激酶(JNK)的酶被發(fā)出響應(yīng)信號(hào)。但究竟病毒如何在載體中調(diào)節(jié)這種途徑仍然是一個(gè)懸而未決的問題，崔說，答案將為干預(yù)植物病毒的傳播提供重要線索。
為了解決這個(gè)問題，崔和她的團(tuán)隊(duì)探索了RSV對(duì)小褐飛虱JNK信號(hào)通路的影響。研究蛋白質(zhì)之間的相互作用，并使用分析方法確定對(duì)JNK信號(hào)通路重要的化合物，他們發(fā)現(xiàn)病毒以各種方式激活通路 - 特別是通過稱為G蛋白通路抑制因子2的飛虱蛋白的相互作用( GPS2)和一種稱為衣殼蛋白的病毒蛋白。
“這兩種蛋白質(zhì)之間的相互作用促進(jìn)了稻飛虱內(nèi)部的RSV繁殖，最終導(dǎo)致昆蟲在水稻作物中攜帶病毒時(shí)疾病爆發(fā)，”第一作者和博士后研究員王偉說。“我們發(fā)現(xiàn)RSV感染增加了另一種叫做腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的蛋白質(zhì)的水平，并降低了昆蟲載體中GPS2的水平。病毒衣殼，它儲(chǔ)存了所有RSV的遺傳物質(zhì)，競爭性地將GPS2綁定到阻止其抑制JNK激活機(jī)制.JNK激活然后促進(jìn)載體中的RSV復(fù)制，同時(shí)抑制該途徑導(dǎo)致病毒產(chǎn)生顯著減少，從而延遲植物中的疾病爆發(fā)。
研究結(jié)果表明，通過降低JNK表達(dá)，加強(qiáng)與GPS2的相互作用或減弱TNF-α的作用來抑制JNK途徑可能對(duì)水稻農(nóng)業(yè)有益。“這種抑制可以通過育種或其他基因改造手段來實(shí)現(xiàn)，”Wang總結(jié)道。“在某些情況下，可以向水稻 植物施用適當(dāng)?shù)幕衔?，以減少RSV的傳播。”
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