近日，我校農(nóng)林生物安全全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-蟲媒傳播作物病害機(jī)制及生態(tài)防控團(tuán)隊(duì)在PLOS Pathogens《公共科學(xué)圖書館·病原體》在線發(fā)表了題為" Rice stripe mosaic virus M protein antagonizes G-protein-induced antiviral autophagy in insect vectors "（水稻條紋花葉病毒M蛋白抑制G蛋白誘導(dǎo)的介體昆蟲抗病毒自噬）的研究論文。該研究首次揭示了水稻條紋花葉病毒（RSMV）如何通過調(diào)控昆蟲媒介（電光葉蟬）的自噬免疫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高效傳播的分子機(jī)制，為植物病毒—媒介昆蟲互作研究提供了新視角。
病毒傳播的“攻防戰(zhàn)”：昆蟲自噬 vs. 病毒反制
在自然界中，約80%的植物病毒依賴?yán)ハx媒介傳播。以水稻條紋花葉病毒（RSMV）為例，其通過電光葉蟬（Recilia dorsalis）取食水稻汁液時進(jìn)入昆蟲體內(nèi)，先侵染腸道細(xì)胞，再擴(kuò)散至唾液腺，最終隨昆蟲取食傳播至健康水稻。然而，昆蟲體內(nèi)存在多種免疫防御機(jī)制（如自噬）以清除病毒，但病毒如何突破這些防線尚不清楚。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，RSMV侵染會觸發(fā)葉蟬細(xì)胞的抗病毒自噬反應(yīng)：病毒外膜蛋白G與葉蟬AMPK蛋白結(jié)合，促進(jìn)自噬關(guān)鍵蛋白Beclin-1（BECN1）的磷酸化，從而激活自噬通路。通過基因沉默抑制葉蟬的AMPK或自噬相關(guān)復(fù)合體（PI3K，含ATG14、BECN1和VPS34）時，RSMV在葉蟬體內(nèi)的侵染能力顯著增強(qiáng)，證實(shí)細(xì)胞自噬是葉蟬抵御RSMV侵染的重要防線。
圖1：電光葉蟬自噬免疫反應(yīng)抑制RSMV侵染
病毒的“反殺策略”：M蛋白瓦解自噬復(fù)合體
有趣的是，RSMV進(jìn)化出了一種“反防御”機(jī)制——其基質(zhì)蛋白M會特異性結(jié)合葉蟬的ATG14蛋白，導(dǎo)致PI3K自噬復(fù)合體解體，進(jìn)而減少細(xì)胞中磷脂酰肌醇-3-磷酸（PI3P）的含量，最終抑制G蛋白誘導(dǎo)的自噬反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了病毒與媒介昆蟲在長期博弈中形成的精細(xì)分子互作機(jī)制，為植物病毒蟲傳機(jī)制研究提供了新的理論基礎(chǔ)和思路。
圖2：RSMV M蛋白破壞PI3K復(fù)合體幫助病毒逃逸自噬反應(yīng)
圖3：電光葉蟬與RSMV利用細(xì)胞自噬博弈模型
已畢業(yè)博士研究生張若男為論文第一作者，魏太云研究員和張曉峰副教授為論文共同通訊作者。我校生物安全全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蟲媒傳播作物病害機(jī)制及生態(tài)防控團(tuán)隊(duì)致力于昆蟲–植物–病原物相互作用機(jī)理研究和蟲傳病害生態(tài)防控技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，旨在水稻及其他作物病毒、植原體、柑橘黃龍病等媒介傳播病害研究領(lǐng)域開展基礎(chǔ)性、前瞻性、多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新性研究。
課題組成員
文章鏈接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1013070
期刊簡介：PLOS Pathogens《公共科學(xué)圖書館·病原體》是病原微生物學(xué)領(lǐng)域的頂尖開源期刊，在病毒、細(xì)菌、真菌和寄生蟲等病原體研究方面具有重要影響力。該刊影響因子穩(wěn)定在6-7分區(qū)間，以其嚴(yán)格的同行評審和高質(zhì)量的創(chuàng)新性研究著稱，與《Cell Host & Microbe》等并列為病原學(xué)領(lǐng)域的一線期刊。
作者簡介：
魏太云，教育部長江學(xué)者特聘教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，科技部“萬人計劃”創(chuàng)新人才，國家“百千萬人才工程”人選，國家有突出貢獻(xiàn)中青年專家，享受國務(wù)院政府特殊津貼人員，科技部“中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”，教育部“創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”帶頭人，教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”人選，入選福建省首批特級后備人才，福建省高校領(lǐng)軍人才、福建省首批“百人計劃”人選、“閩江學(xué)者”特聘教授，第七屆教育部科技委學(xué)部委員、第八屆“福建青年五四獎?wù)隆鲍@得者，第十三屆福建青年科技獎和第二十一屆運(yùn)盛青年科技獎入選者。現(xiàn)任閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、福建省植物病毒學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。建立了適合于刺吸式口器昆蟲傳毒機(jī)制的研究平臺，在國際上首次建立了3種稻飛虱細(xì)胞系，解析了水稻病毒在其介體昆蟲及培養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)的侵染和增殖機(jī)制，揭示了植物病毒突破介體天然免疫系統(tǒng)以及突破經(jīng)卵傳播屏障的機(jī)制。研究成果推動了國際植物病毒與介體互作領(lǐng)域的發(fā)展，獲得國內(nèi)外同行的廣泛認(rèn)可。以通訊或第一作者在Nature Microbiology，Nature Communications，Annual review of Phytopathology，Autophagy，PLoS Pathogens，eLife，Journal of Virology等國際著名刊物上發(fā)表SCI論文80余篇。
張曉峰，副教授，現(xiàn)就職于福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物病毒研究所。獲得福建省高層次人才、福建省“杰青”基金、福建農(nóng)林大學(xué)“雙百”人才、福建農(nóng)林大學(xué)校“杰出青年科技人才”以及福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)者學(xué)術(shù)新秀等人才項(xiàng)目支持。目前是美國病毒學(xué)會（ASV）和美國植物病理學(xué)會（APS）資深會員， 擔(dān)任PLoS Pathogens、 Journal of virology、Phytopathology Research等多個學(xué)術(shù)期刊的評審專家以及The innovation life 雜志青年編委、Frontiers in plant science雜志Guest Associate Editor。近年來在PNAS、Science Advances、PLoS Pathogens 和Science China- Life Science 等國內(nèi)外植物病毒學(xué)、植物抗病毒免疫學(xué)等領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，主持多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)課題、福建省自然科學(xué)基金等研究項(xiàng)目。