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PNAS:浙江大學王曉偉教授課題組揭示植物病毒的秘密傳播通道

2017年6月7日, 國際著名學術期刊《美國科學院院刊》線上發表了浙江大學昆蟲科學研究所王曉偉教授課題組題為“Vector development and vitellogenin determine the transovarial transmission of begomoviruses”的研究論文, 研究報導了歷時5年潛心研究發現的植物病毒傳播的一個重要通道。 昆蟲所博士研究生衛靜和何亞洲為文章的共同第一作者, 王曉偉教授為通訊作者。

在目前已知的近千種植物病毒中, 約三分之二的病毒主要依賴媒介昆蟲進行傳播, 因此研究植物病毒通過媒介昆蟲傳播的機制具有重要意義。 雙生病毒占目前已記錄的全部植物病毒三分之一, 主要通過媒介昆蟲煙粉虱傳播。

之前的研究普遍認為, 雙生病毒只能由其媒介昆蟲煙粉虱在帶毒的植物上取食時獲取, 然後遷移或擴散到健康植物上取食時將病毒傳給後者, 而不能通過卵傳給煙粉虱的後代。 王曉偉教授課題組研究發現, 一種近30年入侵到世界50多個國家、對農業生產造成重大危害的雙生病毒即番茄黃曲葉病毒(TYLCV)可以高效侵染煙粉虱的生殖系統並由煙粉虱通過產卵將該病毒傳播到其後代, 這些後代在病毒的非寄主植物上發育到成蟲後, 可以遷移到新的寄主植物上傳播病毒, 使後者感染病毒發病。 他們研究發現, TYLCV在媒介昆蟲煙粉虱中經產卵傳播的效率是與煙粉虱成蟲的發育階段密切相關的, 只有已懷有大量成熟卵子的成蟲才能通過這個途徑高效傳播,
其分子機制是TYLCV病毒粒子可以與煙粉虱的卵黃原蛋白互作, 在後者的配合下侵染煙粉虱的卵母細胞, 從而進入卵中。 室內接種和田間試驗表明, TYLCV可以在沒有病毒寄主植物存在的條件下, 在煙粉虱體內至少維持兩代, 即40-50天, 然後這些帶毒的媒介昆蟲仍可將病毒傳給新的寄主植物, 使後者患病。 TYLCV這一傳播通道, 顯著增強了其傳播和擴散的效率, 可能是TYLCV近30年來在全球快速入侵並造成嚴重危害的重要機制之一, 這將促使目前全球各國改進有關煙粉虱和雙生病毒的檢疫方法。 同時, 這一發現對有效防控TYLCV等病毒的發生蔓延提供了新的重要基礎資訊, 提示以往廣泛推行的在作物地周圍剷除病毒寄主植物、阻斷其傳播的方法在很多生境中是無效或低效的,
可能需要對防控策略和方法做重大改進。 最後, 該研究首次發現植物病毒是否經卵傳播與介體昆蟲的發育階段有著密切關係, 為研究其他病毒經卵傳播的特性提供了新的視角。

原文連結:

原文摘要:

The majority of plant viruses are transmitted by insect vectors between hosts, and transovarial transmission of viruses from vector parents to offspring has great significance to their epidemiology. Begomoviruses are transmitted by the whitefly Bemisia tabaci in a circulative manner and are maintained through a plant–insect–plant cycle. Other routes of begomovirus transmission are not clearly known. Here, we report that transovarial transmission from female whiteflies to offspring often happens for one begomovirus, Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV), and may have contributed significantly to its global spread. We found that TYLCV entry of the reproductive organ of its vector mainly depended on the developmental stage of the whitefly ovary, and the transovarial transmission of TYLCV to offspring increased with whitefly adult age. The specific interaction between virus coat protein (CP) and whitefly vitellogenin (Vg) was vital for virus entry into whitefly ovary. When knocking down the expressionof Vg, the entry of TYLCV into ovary was inhibited and the transovarial transmission efficiency decreased. In contrast, another begomovirus, Papaya leaf curl China virus (PaLCuCNV), CP did not interact with whitefly Vg, and PaLCuCNV could not be transovarially transmitted by whiteflies. We further showed that TYLCV could be maintained for at least two generations in the absence of virus-infected plants, and the adult progenies were able to infect healthy plants in both the laboratory and field. This study reports the transovarial transmission mechanism of begomoviruses, and it may help to explain the evolution and global spread of some begomoviruses.

作者:王曉偉 點擊:次

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