點選載入圖片

點選載入圖片

2021年3月9日，寧波大學陳劍平院士/孫宗濤研究員團隊發現不同型別的RNA病毒侵染

水稻

後透過操縱茉莉酸激素通路，協同促進病毒侵染與其介體

昆蟲

的取食行為，從而更有利於病毒的傳播與流行。研究成果以“A class of independently evolved transcriptional repressors in plant RNA viruses facilitates viral infection and vector feeding”為題線上發表在了國際著名學術期刊PNAS上。

點選載入圖片

點選載入圖片

PNAS是《美國科學院院報》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）縮寫，亦是公認的世界四大名刊（Cell，Nature，Science，PNAS）之一。PNAS創刊於1914年，擁有超過百年的辦刊歷史，有著很高的國際聲譽。PNAS發表的文章涵蓋研究領域包括：醫學、生物、化學、物理、環境生態、社會科學等，是被引用次數最多的綜合性期刊之一。發表在PNAS上的文章往往代表了非常前沿的研究報告 、學術評論、重大發現，一級學科回顧。

國以民為本，民以食為先，糧食生產安全是國家安全的重要基礎。水稻作為我國重要糧食作物之一，在整個生長週期面臨著諸多生物和非生物脅迫，特別是水稻病毒病害發生尤為嚴重。在我國水稻上的病毒就有水稻條紋病毒（Rice stripe virus，RSV，多分體負義鏈RNA病毒）、水稻黑條矮縮病毒（Rice black-streaked dwarf virus，RBSDV，雙鏈RNA病毒）、南方水稻黑條矮縮病毒（Southern rice black-streaked dwarf virus，SRBSDV，雙鏈RNA病毒）、水稻條紋花葉病毒（Rice stripe mosaic virus，RSMV，單股負義鏈RNA病毒）等十餘種，並且這些水稻病毒均由介體昆蟲葉蟬或飛蝨傳播，嚴重危害我國糧食生產安全。

點選載入圖片

水稻病毒編碼的抑制子調控茉莉酸途徑促進病毒侵染和和傳播的模式圖

在該研究中，陳院士團隊成員首先從不同RNA病毒中鑑定出了一類獨立進化且功能保守的病毒轉錄抑制因子。它們的分類地位和基因組結構千差萬別，氨基酸序列沒有相似性但具有較強的轉錄抑制活性。進一步研究表明這一類病毒蛋白能夠與茉莉酸訊號途徑互作，並抑制其抗病功能。

這些實驗結果表明不同型別植物病毒的致病機理存在共性，即這些病毒在與寄主的對抗博弈中獨立進化出了一類功能保守且具有轉錄抑制活性的蛋白，透過靶向抑制茉莉酸訊號途徑中關鍵功能模組，從而對茉莉酸訊號轉導起負調控作用。更為重要的是，本研究還闡述了在單子葉植物中這類功能高度保守的轉錄抑制子操縱茉莉酸抗病毒訊號通路並促進寄主體內病毒含量積累和介體昆蟲取食的新機制。

實驗結果表明，病毒侵染後的水稻都能促進介體昆蟲對水稻韌皮部的取食活動，並且利用茉莉酸途徑相關突變體進一步證明該行為變化是由於病毒侵染後茉莉酸訊號通路受阻直接導致的。從病原角度來說，病毒侵染後透過阻斷寄生體內的茉莉酸訊號通路來促進介體取食，在某種程度上更有利於病毒的傳播和流行。

點選載入圖片

陳劍平院士團隊前期研究揭示了水稻病毒抑制廣譜抗病毒生長素轉錄因子OsARF17的作用機制（PNAS，2020年），闡明瞭茉莉酸與油菜素甾醇途徑互作對水稻病毒侵染的影響（The Plant Cell，2020年；New phytologist，2017年）。在此基礎上，本研究繼續圍繞水稻病毒與激素途徑互作關係，進一步闡明瞭不同RNA病毒間致病機理的高度保守性，同時將茉莉酸介導單子葉植物防禦病毒侵染與改變介體昆蟲取食行為相關聯。重要的是，這種共同靶標病毒侵染與介體昆蟲取食的抗病毒能力是廣譜性的，具有重要的實際應用價值。該研究為病毒致病性、媒介行為和宿主防禦之間相互作用提供新的科研視角，併為蟲傳病毒病的防控及遺傳改良作物抗病性提供廣譜性的靶標和策略。

點選載入圖片

論文第一作者為博士研究生李路路和張合紅助理研究員，陳劍平院士和孫宗濤研究員為通訊作者，燕飛研究員、張傳溪教授、李俊敏研究員等也參與了部分研究工作。該項研究得到了國家優秀青年科學基金、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、浙江省自然科學基金、寧波市科技創新2025重大專案和寧波大學王寬誠基金的資助。

丨文字：孫宗濤