植物免疫系统的虫媒病毒操纵有利于疾病的传播

节肢动物传播的病毒，称为虫媒病毒，可引起人类，动物和农作物的大流行性疾病。寨卡病毒和木薯双粒病毒是两种这样的虫媒病毒。这些病原体通常会改变宿主特征，直接或间接地影响节肢动物的载体行为或宿主 - 食草动物相互作用，从而促进疾病传播。

病原体感染的宿主可以促进媒介昆虫的表现; 但病原体是否以及如何影响非导向昆虫在很大程度上尚未开发。

在Science Advances在线发表的一项研究中，由中国科学院微生物研究所叶剑教授领导的一组科学家发现，病毒动员植物免疫力来阻止非传染性昆虫食草动物。他们发现了生长病毒(世界上最大的植物病毒属)用来改变宿主植物免疫系统的机制。该发现可以促进开发控制载体传播疾病的生物学方法。

与动物病毒不同，由于缺乏宿主迁移性，植物病毒的传播更多地依赖于昆虫载体。在全世界的1,320种植物病毒中，近80%是通过昆虫载体传播的。目前，控制病毒性植物病害几乎完全依赖于化学杀虫剂，导致巨大的生态和环境成本。

“先前对虫媒病毒疾病的研究往往集中在病毒和植物宿主，或病毒和宿主昆虫的相互作用，因此无法产生控制病毒性疾病的有效措施。我们的发现确定了更好的虫媒病毒控制方法，”叶教授说。

叶教授的研究小组专注于双生病毒和布尼亚病毒两种类型的虫媒病毒，它们在发展中国家引起了许多臭名昭着的作物病害。双粒病毒和布尼亚病毒都能够通过抑制宿主来源的嗅觉信号来操纵宿主植物以吸引其相应的载体昆虫，从而促进宿主植物之间的病原体传播。相关研究分别发表在植物细胞和PLOS病原体上。

粉虱(Bemisia tabaci)是唯一已知的传播病原体的农业超级昆虫载体，也是一种主要的全球入侵害虫。粉虱可以传播500多种植物病毒，包括许多最近成为最具破坏性的病原体之一的双生病毒物种，特别是在热带和亚热带地区。

科学家们发现双粒病毒感染劫持了植物WRKY20的功能，大大减少了病毒和粉虱进食的血管组织中特殊代谢物(如杀虫芥子油苷)的积累，从而使双生病毒和粉虱的生活更加轻松。同时，双粒病毒感染在不同细胞类型中重新分配植物杀虫代谢物，并导致非血管叶组织(例如叶肉细胞)中硫代葡萄糖苷水平增加。

棉球虫不喜欢以双粒病毒感染的植物为食。由双粒病毒感染引起的对棉蛔虫的优异抑制作用与广泛使用的商业转基因棉花品种一样好，所述转基因棉花品种被设计用于从苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)(Bt)产生杀虫毒素。不仅像棉花蚯蚓这样的叶咀嚼食草动物，还有其他穿孔昆虫如蚜虫，都可以被双粒病毒感染的植物高度抑制生长。蚜虫的摄食可以激活阿司匹林样药物化学水杨酸的产生，从而抑制蚜虫生长和后代的产生。

这些结果证明了双粒病毒如何促进其载体并阻止其在植物群落中的非载体竞争者，部分解释了为什么双粒病毒在全世界如此成功。

在非洲和南亚，棉花叶卷曲病毒(一种双粒病毒)在棉花中引起严重的病毒性疾病，每年损失数百万包棉纤维。这种大流行的双生病毒在过去十年中已经入侵东南亚和中国，并迅速在中国的许多棉花种植省份建立起来。这对中国来说是一个严重的问题，因为它占全球棉花产量的30%，使其成为世界上最大的棉花生产国。

“确定对粉虱携带的双粒病毒具有抗性的棉花种质非常关键，因为大多数优质纤维品种对这种病毒都很敏感。我们现在通过基因组编辑技术产生新的抗性种质，以确保高质量的棉纤维生产，“叶教授说。

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