近日，山東省農(nóng)業(yè)科學院植保所作物病害綠色防控創(chuàng)新團隊在Molecular Plant Pathology（中科院1區(qū)，IF=4.8）發(fā)表了題為“The Naturally Occurring Amino Acid Substitution in the VPg α1–α2 Loop Breaks eIF4E-Mediated Resistance to PRSV by Enabling VPg to Re-Hijack Another eIF4E Isoform eIF（iso）4E in Watermelon”的研究論文，揭示了VPgα1-α2環(huán)中的天然氨基酸取代通過使VPg重新劫持eIF4E異構體來破壞PRSV抗性。

 

　　侵染西瓜等瓜類作物的病毒種類有很多，常見的屬于馬鈴薯Y病毒屬的病毒就有西瓜花葉病毒、番木瓜環(huán)斑病毒-西瓜株系（PRSV-W）、小西葫蘆黃花葉病毒等。這些病毒發(fā)生廣、危害重，嚴重影響瓜類產(chǎn)量和品質(zhì)，在生產(chǎn)上造成重大經(jīng)濟損失。近日，作物病害綠色防控創(chuàng)新團隊發(fā)現(xiàn)了抗瓜類病毒新靶點，為培育兼抗多種病毒的西瓜品種提供了重要支撐。

 

　　種植抗病品種是防治植物病毒病最經(jīng)濟有效的方法。育種中常用的是顯性抗病基因，可通過雜交獲得抗性材料，但生產(chǎn)中存在缺少抗源材料或者抗源材料不易被利用等問題。植物基因編碼的蛋白會被病毒劫持用于自身的侵染，成為感病因子，有些品種相應蛋白的某個（些）氨基酸發(fā)生了突變，就不會被病毒利用，從而對病毒產(chǎn)生抗性，這種抗性被稱為隱性抗性。近年來，隨著基因編輯技術的快速發(fā)展和廣泛應用，對植物隱性抗病基因的研究越來越受重視。

 

　　真核翻譯起始因子4E（eIF4E）基因是防治馬鈴薯Y病毒屬病毒研究中最受關注的一類隱性抗病基因。近日，作物病害綠色防控創(chuàng)新團隊聯(lián)合山東農(nóng)業(yè)大學發(fā)現(xiàn)抗病西瓜品系PI 244019的eIF4E第71位氨基酸是甘氨酸（eIF4E-G71），感病品種的相同位置則為天冬氨酸（eIF4E-D71）。PRSV-W、西瓜花葉病毒和小西葫蘆黃花葉病毒的致病因子——病毒基因組連接蛋白（VPg）都能與西瓜感病品種的eIF4E-D71互作，并劫持利用eIF4E-D71侵染感病西瓜品種，但卻不能利用西瓜抗病品系中的eIF4E-G71；而過表達eIF4E-G71的西瓜感病品種可抵御上述三種病毒的侵染。試驗還證實，煙草感病品種eIF4E相應位置的天冬氨酸突變成為甘氨酸后，也能產(chǎn)生對馬鈴薯Y病毒的抗性。

 

　　PRSV-W大多數(shù)分離物VPg第105位和第108位的氨基酸分別為賴氨酸和谷氨酸，但是個別分離物VPg第105位氨基酸是谷氨酰胺，或者第108位氨基酸是甘氨酸，它們不能與eIF4E-G71互作，但可以與西瓜抗病品系的另外一種真核翻譯起始因子eIF（iso）4E互作。也就是說，這些分離物不能利用eIF4E-G71，轉而劫持eIF（iso）4E，使其成為新感病因子，從而克服西瓜抗病品系的抗性。團隊還發(fā)現(xiàn)，新感病因子eIF（iso）4E的四個氨基酸產(chǎn)生突變后，就不再與這些PRSV-W克服抗性分離物的VPg互作，進而介導對PRSV-W所有已知分離物的抗性。

 

　　該研究為提高西瓜對多種病毒的抗性提供了理論基礎和精準靶標，尤其是鑒定到了能夠抵御PRSV-W克服抗性株系的新靶點，對指導培育兼抗多種病毒的西瓜品種具有重要作用，對其他瓜類作物的抗病毒品種培育也有借鑒意義。山東省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所李向東研究員和山東農(nóng)業(yè)大學植物保護學院耿超副教授為共同通訊作者。（撰稿：姜珊珊  核稿：周起先）

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1111/mpp.70033