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重磅！Cell大子刊 | 山东农大科研团队揭秘病毒“诡计”！
北京时间2025年3月5日，国际著名学术期刊《细胞宿主与微生物》（Cell host & Microbe）在线发表了山东农业大学园艺学院包志龙和马方放教授领衔的园艺作物抗病及品质遗传改良育种团队的最新科研成果。科研人员以番茄为模式植物，揭示了病毒如何挟持并重新编排植物细胞周期调控蛋白功能，促进病毒繁殖，限制植物生长发育的分子机理。他们还创制了改变细胞周期调控蛋白功能的遗传材料，明确了其对病毒病的抗性，为抗病育种开辟了新思路。
病毒，这些微小的生物体，虽然我们看不见摸不着，但它们对人类和动植物健康的影响却不容小觑。特别是对于植物来说，生长发育的迟滞是病毒病的典型特征，病毒病不仅导致植物生长受阻，还可能严重影响作物产量。然而，病毒是如何在植物体内“兴风作浪”的？这一机制一直是个未解之谜。
病毒与植物的“较量”
我国是番茄生产消费第一大国，根据世界粮农组织统计数据，2022年我国番茄产量在6900万吨以上，占世界总产量的38%以上。番茄生产过程中病虫害非常严重，常见的番茄病害有44种，而且仍有新的病原物或致病变种在不断涌现。当前危害我国番茄生产的病害主要是病毒病，其中黄化曲叶病毒病、褪绿病毒病、褐色皱纹果病毒病最为严重。因此，培育抗病品种是抵御病毒病危害的最有效途径。
病毒编码蛋白少，必须依赖宿主蛋白构建完整的生存繁殖体系。传统培育抗病品种需要有广泛的种质资源、良好的接种发病条件、长期的筛选鉴定，容易受到物资、人力投入与环境等多种因素的影响。明确宿主蛋白参与病毒复制的机制，有利于靶向筛选和创制抗病育种材料，缩短培育抗病品种的周期。
论文通讯作者之一包志龙教授介绍，想要避免病毒病肆虐蔬菜生产，明确病毒的繁殖机制是关键。就番茄而言，黄化曲叶病毒和褪绿病毒分别属于DNA和RNA病毒范畴，在宿主体内复制繁殖的机制有较大差异，是否挟持共性的宿主蛋白是值得研究的重要科学问题。
发掘共性宿主蛋白 解密病毒“秘密武器”
科研团队研究发现，番茄黄化曲叶病毒和褪绿病毒均挟持细胞周期调控关键蛋白复合体E3泛素连接酶APC/C的激发子CDC20，病毒通过两种方式改变APC/C的活性，促进细胞周期调控因子RBR1的降解，进而影响植物的生长发育。一是直接利用APC/C蛋白复合体降解RBR1，二是抑制APC/C间接促进Cyclin D介导的RBR1降解，释放E2F转录因子激发下游基因转录，助力病毒复制。同时，病毒对植物细胞周期调控因子功能的重新编排，抑制了植物正常的生长发育。
包志龙教授、马方放教授团队合影
通过改变细胞周期调控蛋白功能，Cell Host & Microbe杂志审稿人认为，该论文不仅为理解病毒与植物互作的新机制提供了重要线索，对病毒如何编排宿主细胞核内生物学过程提供了更深层次的见解，也为病毒病抗性育种提供了新思路，会促进相关领域的进一步发展。
模式图阐明病毒利用宿主CDC20-APC/C模块的两种模式
论文通讯作者之一马方放教授表示，研究团队将在此基础上继续探索病毒与植物互作的其他机制，为抗病育种提供更多靶点，培育出具有更强抗病能力的作物品种，从而提高作物产量和质量，为保障国家粮食和蔬菜安全作出贡献。
山东农业大学为唯一通讯单位，包志龙教授和马方放教授为共同通讯作者。文章的4位并列第一作者张旭（原为博士，现为园艺学院蔬菜系副教授）、王歌（硕博连读生）、张鹏（硕博连读生）和陈春燕（硕博连读生）均为该团队培养的博士或硕博连读生。
康奈尔大学Hua Jian教授在论文的整体架构方面提供了宝贵的意见，山东农业大学植保学院竺晓平教授在黄化曲叶病毒和褪绿病毒相关研究方面提供了建议。该研究得到了泰山学者青年专家项目和国家自然科学基金项目的资助。
作者简介
包志龙，中共党员，山东农业大学教授，康奈尔大学博士，博伊斯•汤普森研究所（BTI）博士后，佛罗里达大学研究助理教授。研究方向为园艺作物病害生物学，在Cell Host & Microbe，Nature Communications，PNAS，Molecular Plant等国际著名期刊上发表论文40余篇。
马方放，中共党员，山东农业大学教授，康奈尔大学博士，唐纳德•丹佛斯植物科学中心（DDPSC）和佛罗里达大学博士后。研究方向为园艺作物发育品质生物学，在Cell Host & Microbe、PNAS、Plant Cell等国际知名学术期刊上发表论文30余篇。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-host-microbe/abstract/S1931-3128(25)00054-X 免责声明：
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