Science子刊 | 张友军团队揭示虫媒病毒病暴发流行新机制

近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军研究员团队在Science子刊《Science Advances》发表了题为“A plant virus manipulates both its host plant and the insect that facilitates its transmission”的研究论文，揭示了寄主植物介导的植物病毒精确操控媒介昆虫行为的分子生态机制，阐明了由寄主植物气味因子介导的病毒-寄主-媒介昆虫三者互作新机制。

番茄黄化曲叶病毒（TYLCV）是一种由烟粉虱专化性传播的毁灭性病毒，其在我国的暴发式流行与烟粉虱种群扩张呈现显著时空耦合。田间行为生态学研究发现，Q烟粉虱群体存在独特的阶段性寄主偏好：未携带病毒的个体优先选择感染番茄以获取病毒，而带毒个体则丧失寄主选择性。值得关注的是，这种"获毒偏好-传毒泛化"的行为转换模式显著提高了病毒传播效率，但其分子调控机制仍亟待阐明。

张友军团队首先利用生态学方法和GC-MS测定，在TYLCV侵染番茄中发现了一种能明显吸引Q烟粉虱的挥发性化合物月桂烯，TYLCV侵染番茄后会诱导月桂烯合成基因TPS3和TPS7的过量表达，导致带毒番茄释放更多月桂烯，进而吸引Q烟粉虱定位取食，而敲除番茄TPS3和TPS7基因则会使得Q烟粉虱无法识别TYLCV侵染的番茄和健康番茄。

通过基因功能鉴定实验，发现Q烟粉虱气味受体OR6能特异结合月桂烯，进而帮助不带毒Q烟粉虱定位TYLCV侵染的番茄。而当TYLCV进入Q烟粉虱体内后又会抑制烟粉虱OR6基因的表达，使得Q烟粉虱失去对TYLCV侵染番茄的趋性，继而迅速完成病毒的获取和传播过程。

进一步通过同源序列分析、分子动力学模拟及细胞实验，发现Q烟粉虱OR6蛋白的 204位点是其能够结合月桂烯的关键位点，其它烟粉虱种群（例如B烟粉虱）这一位点的不同导致其无法结合月桂烯，也就不会偏向TYLCV侵染的番茄。同时，针对关键挥发物月桂烯进行了田间应用试验，发现添加月桂烯的引诱装置对烟粉虱的引诱效率同比增长了50%以上。

该研究揭示了植物病毒通过双向操纵寄主植物和媒介昆虫以促进其传播的生态和分子机制，研究发现了一种对烟粉虱具有显著诱集活性的化合物。本研究为阐明媒介昆虫-病毒互作机制提供了新的理论依据，同时为开发基于行为调控的烟粉虱绿色防控技术奠定了重要基础。

中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军研究员、谢文研究员和瑞士纳沙泰尔大学Ted C. J. Turlings教授为论文共同通讯作者，已毕业博士研究生梁鹏（现就职于天津市农业科学院植物保护研究所）、和曾阳（现就职于湖北师范大学）及硕士研究生宁杰为本文共同第一作者，本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金创新群体和中国农业科学院科技创新工程等项目资助。

原文 链 接 ： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr4563

来源：中国农业科学院蔬菜花卉研究所

本期编辑：可爱晨