水稻矮缩病毒利用Pns10小管突破介体侵染屏障的机制研究

水稻矮缩病毒利用非结构蛋白Pns10形成的小管在介体细胞间安全扩散，即包裹病毒的小管可沿着肌动蛋白组成的丝状伪足从侵染病毒的叶蝉培养细胞进入邻近细胞。本项目拟通过研究Pns10小管与同样由肌动蛋白组成的叶蝉中肠微绒毛的结合及穿越能力，确认这类小管在突破介体昆虫对病毒传播屏障中的作用。拟从叶蝉内筛选与Pns10蛋白特异性互作的靶蛋白进一步研究小管装配和转运所需的寄主因子，明确昆虫靶蛋白与Pns10蛋白特异性互作在决定传毒介体专化性选择中的作用。探索通过取食昆虫靶基因的dsRNA抑制靶目标在昆虫体内的表达，同时抑制小管装配或转运能力，从而阻断病毒利用小管突破介体侵染屏障的能力，为进一步制定有效控制此类病毒的新策略奠定基础。

水稻矮缩病毒 (Rice dwarf virus, RDV) 是引起水稻矮缩病的病原，由叶蝉以持久性增殖型方式传播。之前的研究利用介体叶蝉培养细胞阐述了该病毒在介体细胞内的复制循环周期，主要包括病毒侵入、复制、装配、扩散及释放等过程，发现病毒可利用非结构蛋白Pns10形成的管状结构在介体细胞中扩散。因此，推测包裹病毒的小管（Pns10小管）具有突破介体昆虫传播屏障的能力，并调控RDV传毒介体专化性选择。本项目首先阐明了RDV在其介体黑尾叶蝉体内的侵染循回过程，发现滤室是病毒在介体内的初次侵染位点，随后病毒在滤室上皮细胞开始增殖，装配成熟的子代病毒逐步扩散至中肠和后肠等组织的上皮细胞和外层肌肉，最终到达唾液腺和卵巢。在后续研究中，用免疫荧光标记、电镜和RNA干扰等方法确认RDV通过包裹病毒的Pns10小管以穿越肠道上皮细胞微绒毛的形式扩散到肠腔，实现病毒的胞间扩散；在病毒跨过基底膜扩散到肠道外层肌肉细胞后，Pns10小管则沿着肠道外层肌纤维快速扩散到整个消化道。首次报道了病毒利用小管结构在介体昆虫内扩散的进化模式，回答了植物病毒学界关于小管结构除了介导病毒执行植物胞间运动外，是否可以介导病毒在介体昆虫体内扩散的科学问题。通过比较Pns10小管在高效黑尾叶蝉和低效电光叶蝉内的表达和分布，确认Pns10小管在不同介体肠道上皮细胞间的扩散能力差异调控了RDV的传毒介体的专化性选择。最后，通过酵母双杂交系统钓取与RDV Pns10 特异性互作的昆虫靶蛋白，明确了Pns10 蛋白与叶蝉胞质型肌动蛋白(cytoplasmic actin)的特异性互作在决定病毒传播介体专化性选择中的作用，阐明了RDV与其传毒介体间存在专化性选择差异的分子机理。