揭秘：甘蔗花叶病毒促进病毒侵染的分子机制
甘蔗花叶病毒（SCMV）广泛分布于世界主要玉米产区，是我国和非洲玉米生产上的一种主要病原，单独侵染玉米造成玉米矮花叶病导致玉米产量损失可达50%（Chiu, 1988； Fan et al., 2003）；SCMV与玉米褪绿斑驳病毒复合侵染造成玉米致死性坏死病，严重发生时导致玉米绝产。近年来，周涛教授课题组建立了玉米—SCMV病理研究系统探索病毒侵染致病的分子机制（Chen et al., 2017； Yuan et al., 2019），以期提出病毒控制新策略和研发抗病毒新种质。
病原物侵染通常干扰真核寄主的RNA剪接模式。在病毒—植物互作中，目前还不清楚病毒对寄主可变剪接模式的改变是其侵染过程中的附带效应，还是一种病毒调控寄主基因表达进而有利于其侵染致病的机制。本研究分析了SCMV侵染引起的玉米转录组和蛋白组变化，表明可变剪接在病毒侵染引起的蛋白组差异中发挥主要作用。根据SCMV侵染玉米引致的花叶特点，聚焦到类胡萝卜素合成途径的第一个限速酶ZmPSY1。SCMV侵染引起ZmPSY1总转录本水平显著，但有趣的是，相对于对照植株，ZmPSY1的蛋白水平没有显著变化。随后鉴定了ZmPSY1在玉米叶片中表达的2个转录本T001和T003，其中T001表达丰度高，T003表达丰度低；T001和T003的5ʹ-UTR和编码区均一致，差别在于T001的3ʹ-UTR较短。
ZmPSY1无义突变体玉米植株降低了对SCMV侵染的敏感性并表现轻微花叶症状，表明ZmPSY1有利于SCMV的高效侵染及参与花叶的严重程度。RNA结构预测表明T003在更长的3ʹ-UTR区域会形成高级结构，而T001不具有这样的特点。通过体内和体外翻译实验证实了T001的3ʹ-UTR序列比T003的3ʹ-UTR序列具有更高的增强翻译效率。通过病毒诱导的ZmPSY1基因沉默实验，发现RNA丰度较高的T001沉默效率更高，这种高效沉默不利于SCMV的复制增殖及花叶症状的表现，由此说明高丰度和高翻译效率的T001在SCMV侵染中扮演重要作用。
综上，SCMV侵染玉米后，尽管ZmPSY1总转录本水平显著降低，但在侵染后期具有高翻译效率的转录本T001的相对丰度被维持，这有利于ZmPSY1蛋白水平的维持从而在SCMV的高效侵染和症状形成中发挥重要作用。这些数据和结果为通过基于基因编辑技术改变ZmPSY1的可变剪接进而实现抗病毒提供了依据。
杜开通：植物病理学专业2016级硕博连读生；导师为植物病毒研究室的周涛教授。相关研究发表在植物科学一区期刊Plant Physiology。
