水稻瘤矮病毒通过影响介体叶蝉唾液蛋白合成和分泌促进病毒高效传播的机制

The vectored plant viruses infect plants during vector insects sucking sap. The saliva and feeding behavior of insects play a critical role in viral transmission. Rice gall dwarf virus is transmitted by leafhopper vector Recilia dorsalis in a persistent-propagative manner. Previously, we have found that the proteins related to saliva secretion showed up-regulation while detoxifying enzymes enhancing feeding efficiency showed down-regulation in the saliva of viruliferous leafhoppers. In addition, the penetration frequency increased responding to RGDV infection, suggesting saliva secretion time increased which favoring viral transmission. In this project, we want to study the mechanism for modification of insect saliva secretion and feeding behavior by RGDV infection by proteomics and transcriptomics methods, EPG technology and RNAi are used to study. The results would lead us to understand vector insect feeding behavior altering induced by RGDV and favoring viral transmission.

虫传植物病毒的传播伴随着介体昆虫的取食进行，在这个过程中昆虫分泌的唾液及其取食行为，对于实现高效传毒非常关键。水稻瘤矮病毒（RGDV）由介体电光叶蝉以持久增殖型方式高效传播。前期研究发现，电光叶蝉感染RGDV后，其唾液蛋白组分发生了变化，与唾液分泌相关的蛋白含量增加，而影响取食效率的解毒酶类含量减少；带毒昆虫取食行为也发生了改变，呈现出刺探增加的趋势，从而有利于唾液分泌，提高传毒效率。本项目拟利用蛋白组学和转录组学手段，结合昆虫刺探电位图谱技术和RNA干扰等技术手段，解析RGDV侵染影响唾液蛋白合成和分泌的机制，明确病毒侵染引起的唾液蛋白组成改变与电光叶蝉取食行为间的关系，揭示RGDV通过影响电光叶蝉取食行为促进病毒高效传播的机理。

虫传植物病毒的传播伴随着介体昆虫的取食进行，在这个过程中，昆虫分泌的唾液及其取食行为对于实现高效传毒非常关键。水稻瘤矮病毒（RGDV）由介体叶蝉以持久增殖型的方式进行传播，本研究按计划对RGDV通过影响介体叶蝉唾液蛋白合成和分泌调控病毒传播的机制展开了研究，在明确RGDV对介体叶蝉水状唾液蛋白组分改变的基础上，针对叶蝉唾液中的CBP蛋白，RdANX蛋白和RdCAT解毒酶等进行了研究，解析了RGDV通过抑制唾液蛋白CBP分泌，引起水稻钙离子信号增加和胼胝质积累，使昆虫取食频率增加和传毒效率提高的机制，以及唾液蛋白RdANX与RGDV在叶蝉唾液腺中增殖和传播的关系；阐明了RGDV在介体叶蝉中经父本高效垂直传播的机制；发现并揭示了介体叶蝉卵黄原蛋白利用共生菌入卵的新途径，并对昆虫共生菌影响半翅目昆虫传播植物病毒的研究进行了阐述。研究成果相继发表在Communications Biology（2022年），Frontiers in Microbiology（2022年），mBio（2020年）和Nature Communications（2019年）上，共4篇研究论文，项目负责人于2022年入选第二批“浙江省高校领军人才培养计划”青年优秀人才。本项目研究围绕昆虫唾液蛋白对“水稻病毒-介体昆虫-水稻”三者间的复杂关系进行了解析，为挖掘通过控制病毒的虫传路径进行病害防控提供了思路和理论基础。