中科院微生物所虫媒微生物团队受邀综述植物虫媒病原抗性机制

来源：BioArt植物

多数病原微生物通过媒介昆虫（简称虫媒）通过刺吸和吸血等取食过程从感染宿主传播给健康宿主，引起虫媒疾病。登革热、寨卡病毒病、西尼罗热等人的传染病，非洲猪瘟等动物传染病，以及虫媒病害严重影响人类和动植物的健康。目前已报道的植物病毒约1480种，其中虫媒病毒占80%左右，大多都能引起作物严重病害，植物虫媒细菌导致了柑橘黄龙病、皮尔斯病等超过300种植物上的多种毁灭性病害。多数虫媒病毒病至今缺乏像临床药物和疫苗等在内的有效控制手段，在人及动植物领域，对于新发突发虫媒病毒病均只能在暴发后采取被动控制措施。

柑橘黄龙病（虫媒微生物团队供图）

中科院微生物研究所是国内最早开展虫媒病害研究的科研机构之一，周家炽先生是我国第一个病毒研究室的创始人，他早期通过研究线虫传小麦蜜穗病的发生规律，在1946年发表研究论文，提出通过土壤线虫媒介的控制来实现对病害细菌的防治策略【1】，最终我国成功的消灭了这种病害。研究虫媒病害循环中微生物—昆虫—植物这三种生命形式互作的分子信号和分子机制，阐明影响三者互作的非生物环境因子作用机制，是发展高效绿色防控策略的理论基础，也为虫媒病害的物理、化学和生物防控提供直接方案，是我国粮食安全、农业生物安全和农业可持续发展的有力保障。

中科院微生物研究所在植物病毒学家方荣祥院士的带领下，近年聚焦我国重要的作物虫媒病毒和细菌病害的抗性机制和致病机制研究。由于以往研究植物虫媒病害往往注重于病原微生物和植物寄主二个方面，而实际上参与病害发生的生物因子还有传播介体生物，构成了植物病害的微生物病原—传播介体—植物寄主三元生物因子互作系统（三者互作），该团队在国内较早开展植物虫媒病毒三者互作的分子生物学研究，取得了系列原始创新成果， 在Science Advances, Nature Communications, Plant Cell, PLoS Pathogens等重要刊物发表了一批研究论文，获得了国际同行的广泛认可和好评。

近期，该团队受邀在Trends in Plant Science发表了题为Plant Defense Networks against Insect-Borne Pathogens论文，系统地综述了该团队及国内外同行在植物虫媒病原抗性领域的最新进展。植物通过三种广谱抗性机制，即先天免疫（图1），抗性激素途径（图2）和基因沉默途径，介导了对虫媒病原微生物以及媒介生物双重胁迫的广谱抗性。病原微生物以及媒介昆虫通过分泌各种效应蛋白进入植物，对抗植物的抗虫媒病原微生物的抗性网络，实现了病原微生物的植物—植物间的传播并最终导致了病害流行。该团队提出基于三者互作理论创新植物虫媒病害防控的思路，通过基因组编辑技术发展既抗病又抗媒介昆虫的双抗策略，以及通过媒介昆虫的行为调控剂等发展可持续的虫媒病害控制理论。

图1：虫媒病原及媒介昆虫与植物免疫互作机制模型

图2：虫媒病原及媒介昆虫与植物激素信号通路互作模型

叶健研究员为该论文的第一作者和通讯作者，方荣祥研究员为共同通讯作者，张莉莉研究员为共同第一作者，作者中还包括张璇助理研究员和博士研究生吴秀娟。该研究得到国家自然科学基金委重点项目和国家重点研发反向病原学及柑橘黄龙病项目的支持。 

参考文献

1. Cheo, C., 1946. A note on the relation of nematos to the development of the bacterial disease of wheat caused by Bacterium tritici. Ann. Appl. Biology 33, 447-449.