糖转运蛋白等参与灰飞虱传播水稻条纹病毒机制的研究

Rice stripe virus (RSV), a typical member of the genus Tenuivirus, causes rice stripe disease, which is one of the most serious virus diseases in rice-growing area. RSV is mainly transmitted by the small brown planthopper (SBPH, Laodelphax striatellus) in a persisent-propagative manner. Transmission of RSV by SBPH is a critical step in the infection cycle of RSV, because it controls dispersal in space and time, thus directly influences its epidemiology. Based on our existing research, sugar transporter 6 and other 4 proteins of SBPH were confirmed the interaction with RSV both in vitro and in vivo. We try to clarify the function of these proteins which involved in RSV transmission by laser confocal microscopy, realtime quantitative PCR and RNA interference. After cloning the full genes, the specific antibodies will be prepared, and then the localization of proteins in tissue and cells will be performed. The co-localization of SBPH proteins and RSV will be studied in the different organs of SBPH. Furthermore, their functions in virus transmission will be analyzed using RNAi technique. All of the results will help us to understand the RSV transmission mechanism in SBPH and provide new approach for rice stripe disease and other viral disease control.

水稻条纹病毒（RSV）是纤细病毒属（Tenuivirus）的代表种，引起的条纹叶枯病是粳稻产区最重要的病毒病之一。RSV主要依靠介体灰飞虱以持久增殖的方式在寄主植物间进行传播，这是导致病害暴发成灾的主要原因。本项目以我们已经明确糖转运蛋白等5种蛋白与RSV在体内和体外存在明显互作为基础，拟通过激光共聚焦显微镜，荧光定量PCR以及RNA干扰等多种技术对其参与传毒的机制进行研究。首先克隆这些蛋白编码基因的全长，制备相应抗体，明确这些蛋白的组织、细胞和亚细胞定位以及在灰飞虱体内不同组织与病毒粒体的共定位，解析这些蛋白对RSV在侵染灰飞虱以及跨越介体内各个屏障所起到的作用，为探索从根本上切断介体灰飞虱传播RSV的途径，进而为控制水稻条纹叶枯病以及其他新型的病毒病奠定基础。

水稻条纹病毒（RSV）是纤细病毒属（Tenuivirus）的代表种，引起的水稻条纹叶枯病是稻区最重要的病毒病之一。该病毒主要依靠介体灰飞虱以持久增殖的方式在寄主植物间进行扩散，并且可经过卵垂直传播给下一代。介体灰飞虱的传播是水稻条纹叶枯病暴发成灾的主要原因。因此本项目瞄准当前昆虫传毒机制研究的国际前沿，以我们现有的工作为基础进行了深入的研究。获得了5种与RSV传播相关的灰飞虱蛋白的基因全长,进一步明确了其中2种蛋白的传毒功能。糖转运蛋白6（SuT6）与RSV的核衣壳蛋白（NCP）不仅存在显著互作，而且还能改变NCP的定位，并与之共定位到细胞膜上。在外源表达SuT6的 Sf9细胞培养液中加入RSV病毒粒子，发现随着孵育时间的延长病毒能够通过与SuT6结合而进入到细胞内。进一步研究发现SuT6与RSV在灰飞虱的中肠上皮细胞膜上共定位，利用昆虫RNAi技术抑制SuT6的表达后发现病毒的获毒率和传毒率显著下降，但对已经带毒的灰飞虱则不影响其病毒含量，可见SuT6在RSV侵入介体灰飞虱中肠上皮细胞的过程中起到了关键作用，而对病毒的复制则没有影响。灰飞虱的一种表皮蛋白CPR1在灰飞虱的血淋巴内积累量最高，激光共聚焦显微镜观察到CPR1与RSV在灰飞虱的血细胞内完全共定位，RNAi抑制CPR1的表达后，发现RSV含量在灰飞虱的血淋巴和唾液腺内显著下降，同时传毒率也下降了50%以上。这表明CPR1与RSV的结合可能是帮助病毒逃避了寄主血淋巴的免疫作用从而保护病毒不被降解。灰飞虱的SuT2、Jagunal和NAC domain蛋白的传毒功能仍在进一步研究中。目前已明确SuT2在灰飞虱的唾液腺表达量较高，且该蛋白与RSV在Sf9细胞的细胞膜上完全共定位，而Jagunal则在卵巢内的表达量较高，并与RSV在Sf9细胞质内完全共定位。本研究对与病毒互作的两个介体灰飞虱蛋白的传毒功能进行了深入解析，揭示了灰飞虱蛋白介导的RSV突破灰飞虱中肠屏障和免疫屏障的机制，为探索利用介体昆虫蛋白为靶标从根本上切断介体昆虫传播植物病毒病提供了理论依据。