研究发现植物病毒通过劫持介体昆虫囊泡运输系统实现高效传播新机制

近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病毒病害流行与控制创新团队发现植物病毒在介体昆虫内通过劫持囊泡并促进其形成一个大囊泡而将病毒释放到细胞外的高效传毒机制。相关研究结果在线发表在《分子植物病理学（MolecularPlantPathology）》上。据介绍，约70%的植物病毒需要依靠介体昆虫进行传播，病毒随着昆虫取食植物汁液而被摄入到肠道，通过跨越肠道上皮细胞进入到血淋巴，借助循环系统到达唾液腺，随后病毒会和唾液伴随昆虫再次取食传播到健康植株上。由此可见，介体昆虫的高效传毒是导致病毒病害暴发流行的关键，而突破中肠上皮细胞屏障是病毒进入到昆虫体内第一个也是最为重要的屏障。该研究以南方水稻黑条矮缩病毒和介体白背飞虱为对象，电镜观察发现，很多病毒存在于肠道上皮细胞的囊泡中，同时在靠近血腔一侧的细胞膜附近形成一个包裹大量病毒的大囊泡。通过互作筛选发现，病毒的外壳蛋白P10与两种囊泡相关膜蛋白VAMP7和Vti1a互作，含有VAMP7或Vti1a的复合体主要参与细胞的物质运输。介体昆虫获毒后，病毒与VAMP7或Vti1a在细胞中随着时间的延长共定位逐渐增多，并由细胞质转移到细胞膜上。干扰VAMP7或Vti1a表达后不影响病毒进入肠道及在肠道中的积累，但显著降低了病毒在血淋巴的积累量，同时抑制了传毒率。这说明病毒通过与VAMP7和Vti1a互作，利用介体囊泡运输系统进行自身的运输和扩散。该研究揭示了植物呼肠孤病毒可以通过劫持囊泡克服媒介昆虫中肠逃逸障碍的关键机制，为囊泡运输在病毒传播中的作用提供了新的见解，同时为阻断病毒病的传播提供候选靶标。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目资助。原文链接https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mpp.13109