植物弹状病毒
是具有包膜的
负义
RNA
病毒，侵染多种单子叶和双子叶植物，引起严重的病毒病害
，影响农作物的产量和品质
。田间，植物弹状病毒主要由昆虫介体以持久增殖的方式传播，其中病毒由昆虫递送到植物细胞后
，
如何
从病毒包膜中释放复制元件并
建立侵染的分子机制尚不明确。
2024
年
5
月
31
日，中国农业大学生物学院
/
植物抗逆高效全国重点实验室王献兵
课题组
在
The Plant Cell
上
在线
发表了题为
“The plant rhabdovirus viroporin P9 facilitates insect-mediated virus transmission in barley”
的研究论文。
该
研究发现
了植物
弹状病毒
编码
的孔蛋白（
viroporin
）
形成的通道在病毒包膜上介导胞质中
钾离子
内流，促进病毒释放复制元件建立侵染的分子
机制。
大麦黄条纹花叶病毒
(
Barley yellow striate mosaic virus
, BYSMV)
属于植物细胞质弹状病毒
,
由灰飞虱以持久增殖方式传播
,
能侵染大麦、小麦和玉米等多种禾本科农作物。王献兵课题组前期建立了
BYSMV
的可视化的反向遗传学体系
(Gao et al
.
, 2019)
，利用
该
体系揭示了病毒
P
蛋白相变形成复制中心和寄主因子的调控机制
(Gao et al, 2020; Ding et al, 2022; Fang et al, 2020; Zhang et al, 2022)
。近期，该课题组发现了病毒操纵昆虫取食行为增加传播效率的分子机制
(Gao et al
，
2023; Gao et al, 2022)
。在此基础上，继续解析病毒传播的最后一个阶段，昆虫传毒到一个
健康
植物
细胞
内，病毒如何释放复制元件并顺利建立侵染的机制。
本研究首先分析发现
细胞质弹状病毒属的病毒编码一个
保守的
单次跨膜小蛋白
，由
45
～
70
氨基酸组成
，
这类蛋白具有病毒孔蛋白
序列
特征。以
BYSMV P9
孔
蛋白为研究对象，发现
P9
能够
增加
细菌细胞膜通透性
，并在酵母互补实验中具有
钾离子通道
活性
。
和野生型病毒相比，
孔蛋白
P9
的缺失突变体
不影响
病毒
在介体灰飞虱中的侵染增殖
，但在健康植物中不能建立侵染。
体外实验证明，
BYSMV
病毒粒子在
200 mM
钾离子
的条件下，
才能有效转录病毒
mRNA
；
同时发现
BYSMV
侵染后能够增加寄主
植物
K
+
水平，进一步促进病毒侵染。
这项研究建立了植物弹状病毒侵染与植物钾离子营养的联系，发现的病毒孔可作为病毒防控的分子靶标。
该研究在
中国农业大学
植物抗逆高效全国重点实验室完成
，
王献兵
课题组博士后高强（目前已任中国农业大学
草业学院青年研究员
）
为论文第一作者，王献兵教授为通讯作者
。中国农业大学植保学院韩成贵教授，王颖副教授和张宗英博士，以及王献兵课题组博士生乔继辉和臧颖也合作参与了该项工作。工作还得到了
植物病毒研究团队
于嘉林教授、李大伟教授、张永亮教授
和植物抗逆高效全国重点实验室王毅教授提供了大量指导和
材料帮助
。该研究得到国家重点研发计划
、
国家自然科学基金
和
拼多多教育基金的经费支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koae162
参考文献：
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