番茄斑萎病毒核衣壳蛋白N诱导的系统性坏死致病分子机制研究

Tomato spotted wilt virus (TSWV) is distributed across the world with a broad host range, causing severe economic loss worldwide due to virus resulted systemic necrosis. Our preliminary studies showed that the N protein encoded by TSWV is the determinant of virus caused systemic necrosis. Based on this finding, this project intends to characterize the systemic necrosis caused by TSWV N such as the correlation between the N resulted systemic necrosis and its accumulation, environmental conditions and plant programmed cell death (PCD) pathway, to determine the key motif of N leading to systemic necrosis, to reveal whether the systemic necrosis is caused by the monomer or the multimers of N , to identify host factors interacting with N during virus infection, to explore the molecular mechanism of TSWV N induced systemic necrosis. The scientific significance of this project will help to understand the molecular mechanism of TSWV caused systemic necrosis, and help to prevent and control the disease.

番茄斑萎病毒（TSWV）寄主范围广，感染TSWV的植物多产生系统性坏死症状，因此造成巨大的经济损失。申请人拟在初步鉴定TSWV编码的核衣壳蛋白N为病毒导致系统性坏死症状决定因子的前期工作基础上，通过分子生物学、生物化学、细胞生物学和植物病毒学等多学科手段研究TSWV N诱导的植物系统性坏死的特性包括其与N蛋白积累量、环境因素及植物PCD死亡途径的关系，鉴定N诱导系统性坏死的关键结构域，探明N诱导的系统性坏死与其自身存在方式的关系，鉴定N诱导死亡的寄主靶标因子及诱导死亡的作用机理，进而揭示TSWV N诱导植物系统性坏死的致病分子机制。本项目的实施对于揭示TSWV侵染植物时产生系统性坏死症状的致病分子机制具有重要的科学意义，同时也将有助于病害的防控。

番茄斑萎病毒（TSWV）寄主范围广，危害严重，感病植物多出现系统性坏死症状，在世界范围内造成巨大经济损失。我们发现病毒编码的核衣壳蛋白N是病毒产生系统性坏死症状的决定因子，且N蛋白诱导的系统性坏死症状与其表达水平和温度有关。通过一系列的缺失突变，我们鉴定N蛋白的第47-182位氨基酸（N47-182）是其诱导系统性坏死的关键区域。N47-182诱导的系统性坏死比N全长更为严重且主要以单体形式存在。为进一步揭示N蛋白诱导系统性坏死症状的分子机制，我们筛选了与N互作的寄主因子，发现参与内质网到高尔基体运输途径的Sar1蛋白能够与N特异性互作。我们以此为线索，发现TSWV侵染和瞬时表达N及N47-182都能特异性的导致高尔基体运动速率变慢甚至停止运动并最终聚集成大的颗粒。我们进一步发现用高尔基体到内质网运输途径的抑制剂BFA处理叶片即能产生死亡症状。上述结果说明TSWV侵染过程中通过N蛋白与Sar1的互作使得高尔基体运动变慢并发生聚集，造成植物的内质网到高尔基体运输途径瘫痪，使得大量蛋白质滞留在内质网形成严重的内质网压（ER stress）从而导致植物死亡。本项目获得的以上研究结果对于揭示TSWV产生的系统性坏死症状的致病机制提供了关键性线索，也将为病害的防控提供重要的理论依据。