登上《自然-通讯》!山农大破译番茄褪绿病毒“攻防密码”

2月1日,山东农业大学园艺学院巩彪、竺晓平、李宏博教授联合研究团队在国际著名学术期刊《自然-通讯》在线发表研究论文。成果不仅揭示了番茄与番茄褪绿病毒(ToCV)之间延续千万年的“攻防策略”,解析了番茄细胞内识别ToCV蛋白质元件的分子机制,并从野生番茄中发掘出了更为强效的“识别元件”,为培育ToCV高抗番茄新品种提供了关键候选基因与理论基础。

番茄产业长期遭受各类病毒病的危害,其中,ToCV是令人头疼的“顽疾”。团队研究发现,ToCV之所以如此难以防治,根源在于其进化出了一套极其精密的入侵策略。在这场微观的“战争”中,病毒基因组编码的59 kDa蛋白(p59)作为关键致病因子,负责病毒自身的“形态组装”。如果缺少p59蛋白,病毒颗粒会出现结构异常,导致其感染力下降。

最“令人警惕”的,是p59蛋白的“伪装与劫持”能力。它能伪装成植物的正常蛋白,通过改变番茄细胞的“抗氧化卫士”——过氧化氢酶的亚细胞定位,将其从过氧化物酶体“挟持”至细胞质中,并利用番茄自身的泛素-蛋白酶体系统将其降解。一旦失去过氧化氢酶的保护,番茄细胞内引发氧化应激,细胞环境反而更利于病毒复制与传播,从而加速病害发展。

番茄在漫长的进化中,也练就了一套精准的“防御反击战”机制。团队研究发现,番茄中的E3泛素连接酶SlAVE3是防御系统的“核心探测器”。它能特异性识别病毒的p59蛋白,给病毒蛋白贴上“危险垃圾标签”,让细胞的“蛋白回收系统”将其快速清除。

“番茄还进化出了‘正反馈调节’机制,让防御反应逐级放大。”团队成员介绍说,这种防御机制实现了“既直接降解病毒的关键蛋白p59,阻止病毒组装和扩散,又减少了p59蛋白对过氧化氢酶的劫持,维持细胞内的氧化还原平衡,从根源上抑制病毒繁殖”的双重效果。

(大众新闻·大众日报记者 刘姝彤)

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