中國農大新聞網訊 近日，植物保護學院周濤教授團隊在《植物生物技術期刊》（ Plant Biotechnology Journal ）在線發(fā)表了題為《一種廣泛分布的馬鈴薯Y病毒病毒屬病毒-甘蔗花葉病毒攫取玉米C4光合作用雙功能酶PDRPs進入細胞質病毒復制復合體促進侵染》“ The C4 photosynthesis bifuncitional enzymes, PDRPS, of maize are co-opted to cytoplasmic viral replication complexes to promote infection of a prevalent potyvirus sugarcane mosaic virus ”的研究論文。該論文鑒定了玉米隱性抗甘蔗花葉病毒的因子-玉米丙酮酸磷酸雙激酶調控蛋白1 （pyruvate orthophosphate dikinase regulatory protein 1, ZmPDRP1）及其同源蛋白ZmPDRP2，并對PDRPs促進病毒復制的機制進行了深入研究，為培育抗矮花葉病玉米育種新材料提供了基因儲備。
玉米矮花葉病在世界玉米主產區(qū)均有發(fā)生，特別是在巴西、非洲發(fā)生普遍，危害嚴重。甘蔗花葉病毒 （sugarcane mosaic virus, SCMV） 是在我國、歐洲、南美和非洲引起玉米矮花葉病的主要病原，分布廣泛， 變異頻繁。鑒定 SCMV 侵染所需的玉米因子并解析其作用機理對于獲得新的隱性抗病毒基因資源及抗玉米矮花葉病分子育種具有重要科學意義和實踐價值。
該研究基于前期比較蛋白組學數據鑒定到的SCMV侵染調控的玉米蛋白-丙酮酸磷酸雙激酶調控蛋白1 （ZmPDRP1），通過基因編輯獲得了ZmPDRP1敲除純合體玉米，發(fā)現(xiàn)ZmPDRP1敲除體雖沒有明顯生長表型變化，但能顯著抑制SCMV系統(tǒng)侵染。利用病毒誘導的基因沉默、原生質體超表達和病毒載體介導的超表達等實驗分析，均證實ZmPDRP1及其同源蛋白ZmPDRP2具有促進SCMV復制和侵染的功能，其羧基端（CTD）區(qū)域發(fā)揮關鍵作用。
進一步發(fā)現(xiàn)原本定位在葉綠體的ZmPDRP1/2在SCMV侵染的細胞中進入病毒復制復合體（virus replication complexes, VRCs），鑒定了ZmPDRP1/2通過CTD與SCMV編碼的細胞質內含體蛋白CI直接互作被招募至VRCs。體內和半體內實驗表明CI可通過26S蛋白酶體途徑發(fā)生降解，而ZmPDRP1/2可通過其CTDs以未知的方式促進CI蛋白積累，從而促進SCMV復制和增殖。研究還發(fā)現(xiàn)，分布于維管束鞘細胞葉綠體的ZmPDRP2可在敲除ZmPDRP1的組織中定位到葉肉細胞葉綠體，揭示了ZmPDRP2具有跨細胞類型互補表達的作用模式。
中國農業(yè)大學植物保護學院已畢業(yè)博士生謝吉鵬為該論文第一作者，周濤教授和隆平農業(yè)發(fā)展股份有限公司施亮為并列通訊作者，中國農業(yè)大學植物保護學院在讀博士生鄢秦、已畢業(yè)博士生姜彤、陳暉、碩士生李志芳，范在豐教授，隆平農業(yè)發(fā)展股份有限公司費小紅為論文做出了重要貢獻。中科院植物所王柏臣研究員、晁青副研究員和云南農業(yè)大學何月秋教授為本研究提供了重要指導。感謝中國農業(yè)大學生物學院李大偉教授、張永亮教授和清華大學劉玉樂教授對本研究的建議和幫助。本研究得到了國家自然科學基金的資助。
日期：2024-02-19
玉米矮花葉病在世界玉米主產區(qū)均有發(fā)生，特別是在巴西、非洲發(fā)生普遍，危害嚴重。甘蔗花葉病毒 （sugarcane mosaic virus, SCMV） 是在我國、歐洲、南美和非洲引起玉米矮花葉病的主要病原，分布廣泛， 變異頻繁。鑒定 SCMV 侵染所需的玉米因子并解析其作用機理對于獲得新的隱性抗病毒基因資源及抗玉米矮花葉病分子育種具有重要科學意義和實踐價值。
該研究基于前期比較蛋白組學數據鑒定到的SCMV侵染調控的玉米蛋白-丙酮酸磷酸雙激酶調控蛋白1 （ZmPDRP1），通過基因編輯獲得了ZmPDRP1敲除純合體玉米，發(fā)現(xiàn)ZmPDRP1敲除體雖沒有明顯生長表型變化，但能顯著抑制SCMV系統(tǒng)侵染。利用病毒誘導的基因沉默、原生質體超表達和病毒載體介導的超表達等實驗分析，均證實ZmPDRP1及其同源蛋白ZmPDRP2具有促進SCMV復制和侵染的功能，其羧基端（CTD）區(qū)域發(fā)揮關鍵作用。
進一步發(fā)現(xiàn)原本定位在葉綠體的ZmPDRP1/2在SCMV侵染的細胞中進入病毒復制復合體（virus replication complexes, VRCs），鑒定了ZmPDRP1/2通過CTD與SCMV編碼的細胞質內含體蛋白CI直接互作被招募至VRCs。體內和半體內實驗表明CI可通過26S蛋白酶體途徑發(fā)生降解，而ZmPDRP1/2可通過其CTDs以未知的方式促進CI蛋白積累，從而促進SCMV復制和增殖。研究還發(fā)現(xiàn)，分布于維管束鞘細胞葉綠體的ZmPDRP2可在敲除ZmPDRP1的組織中定位到葉肉細胞葉綠體，揭示了ZmPDRP2具有跨細胞類型互補表達的作用模式。
中國農業(yè)大學植物保護學院已畢業(yè)博士生謝吉鵬為該論文第一作者，周濤教授和隆平農業(yè)發(fā)展股份有限公司施亮為并列通訊作者，中國農業(yè)大學植物保護學院在讀博士生鄢秦、已畢業(yè)博士生姜彤、陳暉、碩士生李志芳，范在豐教授，隆平農業(yè)發(fā)展股份有限公司費小紅為論文做出了重要貢獻。中科院植物所王柏臣研究員、晁青副研究員和云南農業(yè)大學何月秋教授為本研究提供了重要指導。感謝中國農業(yè)大學生物學院李大偉教授、張永亮教授和清華大學劉玉樂教授對本研究的建議和幫助。本研究得到了國家自然科學基金的資助。
日期：2024-02-19
