近日，西南大學植物保護學院青玲教授團隊在New Phytologist發表題為“Interplay between tobacco curly shoot virus vsiRNA24 and triosephosphate isomerase: implications for Nicotiana benthamiana viral defense”的研究論文，首次揭示了煙草曲莖病毒來源小干擾RNA（TvsiRNA24）通過調控寄主植物初級代謝途徑（糖酵解途徑）關鍵基因的表達促進病毒侵染的作用機制。
雙生病毒可引起多種經濟作物上的病害，并導致嚴重的產量損失。煙草曲莖病毒（Tobacco curly shoot virus, TbCSV）是雙生病毒科（Geminiviridae）菜豆金色花葉病毒屬（Begomovirus）成員，侵染番茄和煙草植株后誘導卷葉和矮化癥狀出現。該團隊對TbCSV來源的vsiRNAs的功能進行分析發現，TvsiRNA24的表達能夠加重病毒侵染后的癥狀，并促進病毒積累（圖1）。
圖1 TvsiRNA24在本氏煙中的表達增強TbCSV侵染后的癥狀和病毒積累
通過對TvsiRNA24的靶標基因進行預測，并利用qRT-PCR和基因融合熒光的方法對預測靶標進行分析和驗證，發現糖酵解途徑中一個編碼磷酸丙糖異構酶的基因（triosephosphate isomerase, TPI）是TvsiRNA24的靶標（圖2）。
圖2 TvsiRNA24靶向并切割NbTPI mRNA
利用遺傳轉化的方法獲得敲低（NbTPIKD）和過表達（NbTPIOE）NbTPI的轉基因植株，對病毒侵染后的癥狀和積累進行分析發現，與野生型（wild-type, WT）植株相比，NbTPI的表達被抑制后，病毒侵染后的癥狀加重，病毒積累增加；而過表達NbTPI，能夠減輕病毒侵染后的癥狀并減少病毒積累，表明NbTPI參與了寄主植物對TbCSV侵染的防御反應（圖3）。
圖3 NbTPI在TbCSV侵染本氏煙過程中的功能分析
對轉基因和野生型植株的轉錄組數據進行分析發現，NbTPIKD植株中下調表達的基因主要富集在與光合作用相關的通路中，NbTPIOE植株中上調表達的基因主要富集在與免疫反應相關的通路中，如植物激素信號轉導、MAPK信號通路-植物和植物-病原體相互作用通路（圖4）。由此推測，NbTPI可能通過調節上述這些通路中相關基因的表達來調控寄主植物的生長發育和對TbCSV侵染的防御反應。
圖4 KEGG富集分析差異表達基因
該文通訊作者是我院青玲教授，博士研究生吳銳和吳根土副教授為論文共同第一作者。該研究得到國家自然科學基金面上項目（32072380）、西南大學2035先導計劃（SWU-XDZD22002）、重慶市研究生科研創新項目（CYB23131）和重慶市大學生創新創業訓練計劃項目（S202310635191）的支持。近年來，西南大學植物病毒基礎生物學及其與寄主互作研究團隊有關雙生病毒編碼的主要蛋白和病毒來源小RNA在病毒致病過程中的作用機制的研究成果已陸續發表在Plant Communications，New Phytologist，PLoS Pathogens，Molecular Plant Pathology，Plant disease，Virology等植物病理學主流期刊。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.20359