2月1日,山東農業大學園藝學院鞏彪、竺曉平、李宏博教授聯合研究團隊在國際著名學術期刊《自然-通訊》在線發表研究論文。成果不僅揭示了番茄與番茄褪綠病毒(ToCV)之間延續千萬年的“攻防策略”,解析了番茄細胞內識別ToCV蛋白質元件的分子機制,并從野生番茄中發掘出了更為強效的“識別元件”,為培育ToCV高抗番茄新品種提供了關鍵候選基因與理論基礎。
番茄產業長期遭受各類病毒病的危害,其中,ToCV是令人頭疼的“頑疾”。團隊研究發現,ToCV之所以如此難以防治,根源在于其進化出了一套極其精密的入侵策略。在這場微觀的“戰爭”中,病毒基因組編碼的59kDa蛋白(p59)作為關鍵致病因子,負責病毒自身的“形態組裝”。如果缺少p59蛋白,病毒顆粒會出現結構異常,導致其感染力下降。
最“令人警惕”的,是p59蛋白的“偽裝與劫持”能力。它能偽裝成植物的正常蛋白,通過改變番茄細胞的“抗氧化衛士”——過氧化氫酶的亞細胞定位,將其從過氧化物酶體“挾持”至細胞質中,并利用番茄自身的泛素-蛋白酶體系統將其降解。一旦失去過氧化氫酶的保護,番茄細胞內引發氧化應激,細胞環境反而更利于病毒復制與傳播,從而加速病害發展。
番茄在漫長的進化中,也練就了一套精準的“防御反擊戰”機制。團隊研究發現,番茄中的E3泛素連接酶SlAVE3是防御系統的“核心探測器”。它能特異性識別病毒的p59蛋白,給病毒蛋白貼上“危險垃圾標簽”,讓細胞的“蛋白回收系統”將其快速清除。
“番茄還進化出了‘正反饋調節’機制,讓防御反應逐級放大。”團隊成員介紹說,這種防御機制實現了“既直接降解病毒的關鍵蛋白p59,阻止病毒組裝和擴散,又減少了p59蛋白對過氧化氫酶的劫持,維持細胞內的氧化還原平衡,從根源上抑制病毒繁殖”的雙重效果。
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