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PCE-芜菁花叶病毒损害核周叶绿体聚集以促进病毒侵染

叶绿体不仅是光合作用的发生场所,也是植物感知生物和非生物胁迫所导致的信号转导(如ROS、SA和JA等)的中心枢纽,积极参与植物的防御反应。近年来研究表明,叶绿体是植物病毒成功侵染寄主的主要靶标,在植物-病毒相互作用中发挥重要作用。大多数植物病毒可以利用叶绿体及其相关蛋白帮助完成自身复制和运动,同时,病毒也通过编码特定的病毒蛋白以直接或间接互作的的方式对抗叶绿体所介导的植物抗性,从而实现对寄主的侵染。芜菁花叶病毒(TuMV)属于马铃薯Y病毒属,是危害蔬菜作物最为严重的一种植物病毒。目前,关于TuMV侵染植物的分子机制方面已经取得较好的进展,但其与叶绿体之间的相互作用仍然知之甚少,亟需相关研究。

近期,宁波大学植物病毒研究所燕飞研究组在国际知名期刊Plant, Cell & Environment发表了题为“Turnip mosaic virus impairs perinuclear chloroplast clustering to facilitate viral infection”的研究论文,揭示了芜菁花叶病毒通过编码病毒蛋白VPg与寄主核编码的叶绿体NADH脱氢酶(NDH)复合体M亚基(NdhM)互作,改变NdhM的定位,干扰其诱导的核周叶绿体聚集,从而抑制叶绿体的防御作用,有利于病毒的侵染。

通过对实验室先前建立的芜菁花叶病毒(TuMV)侵染本氏烟的转录组数据库分析发现,病毒的侵染致使NdhM的表达有一个先升后降的趋势,而叶绿体NDH复合体 及NdhM在参与病毒侵染方面的作用尚不清楚。随后作者研究表明,NdhM的系统沉默促进了病毒的侵染,而超表达NdhM抑制了病毒的积累。NdhM的表达可以显著诱导核周叶绿体聚集,上调PRs基因的表达,而抑制剂处理干扰这种聚集后,促进病毒的侵染。进一步研究发现,病毒蛋白VPg可以与NdhM互作,并定位于细胞核和核仁,增加了NdhM的核积累,抑制NdhM所介导的核周叶绿体聚集。此外,也发现不同病毒的相关病毒蛋白与不同植物的NdhM均可发生蛋白互作,表明NdhM可能是病毒侵染植物的一个普遍靶标。

该研究揭示了NdhM可能通过介导核周叶绿体聚集抵御TuMV的侵染,作为对抗,病毒通过编码VPg蛋白以直接蛋白相互用的方式阻遏这种叶绿体的防御作用,也显示了植物病毒与寄主叶绿体长期“军备竞赛”共同进化的特性。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14157

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