中國農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，植物保護(hù)學(xué)院周濤教授團(tuán)隊在《植物生物技術(shù)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(jìn)入細(xì)胞質(zhì)病毒復(fù)制復(fù)合體促進(jìn)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(diào)控蛋白1 （pyruvate orthophosphate dikinase regulatory protein 1, ZmPDRP1）及其同源蛋白ZmPDRP2，并對PDRPs促進(jìn)病毒復(fù)制的機(jī)制進(jìn)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(chǎn)區(qū)均有發(fā)生，特別是在巴西、非洲發(fā)生普遍，危害嚴(yán)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(jī)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(xué)意義和實踐價值。

 

　　該研究基于前期比較蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)鑒定到的SCMV侵染調(diào)控的玉米蛋白-丙酮酸磷酸雙激酶調(diào)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(dǎo)的基因沉默、原生質(zhì)體超表達(dá)和病毒載體介導(dǎo)的超表達(dá)等實驗分析，均證實ZmPDRP1及其同源蛋白ZmPDRP2具有促進(jìn)SCMV復(fù)制和侵染的功能，其羧基端（CTD）區(qū)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。

 

　　進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)原本定位在葉綠體的ZmPDRP1/2在SCMV侵染的細(xì)胞中進(jìn)入病毒復(fù)制復(fù)合體（virus replication complexes, VRCs），鑒定了ZmPDRP1/2通過CTD與SCMV編碼的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含體蛋白CI直接互作被招募至VRCs。體內(nèi)和半體內(nèi)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(jìn)CI蛋白積累，從而促進(jìn)SCMV復(fù)制和增殖。研究還發(fā)現(xiàn)，分布于維管束鞘細(xì)胞葉綠體的ZmPDRP2可在敲除ZmPDRP1的組織中定位到葉肉細(xì)胞葉綠體，揭示了ZmPDRP2具有跨細(xì)胞類型互補(bǔ)表達(dá)的作用模式。

 

　　中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)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(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司施亮為并列通訊作者，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)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(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司費(fèi)小紅為論文做出了重要貢獻(xiàn)。中科院植物所王柏臣研究員、晁青副研究員和云南農(nóng)業(yè)大學(xué)何月秋教授為本研究提供了重要指導(dǎo)。感謝中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物學(xué)院李大偉教授、張永亮教授和清華大學(xué)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(xué)基金的資助。