红光依赖的双生病毒-烟粉虱间接互惠共生机制的研究

Geminivirus diseases are one of the most severe diseases in agricultural production in China. Geminivirus infects a variety of food and cash crops, cost billons dollars annually. It is mainly transmitted by the insect whitefly (Bemisia tabaci), as there is no high efficiency disease-resistant gene, it brings the diseases and pests “double” crisis to agricultural production. Tomato yellow leaf curl China virus (TYLCCNV) forms an indirect geminivirus-whitefly-plant mutualism by inhibiting the jasmonic acid-resistant signaling pathway. Our research indicates that environmental factors -light can participate in the regulation of virus-insect-plant interaction, and affect the accumulation of virus in plants by recognizing the phosphorylation status of viral pathogenic determinant βC1. This project intends to use TYLCCNV-whitefly-plant as research model, to study the molecular mechanism of the light signaling in the mutualism among the virus-insect-plant. The βC1 protein, geminivirus virulence determinant, is used as a bait to screen the key host factors that interfered virus-insect-plant interaction in light signaling. Further researches will be performed to explore how this host factor regulates βC1 protein stability under different light conditions by recognized its phosphorylation status, and ultimately block the virus-insect-plant mutualism relationship. The expected results of this project will provide a theoretical basis for exploring green strategy to prevent vector-borne disease.

双生病毒是我国农业生产中重要的病害之一，可侵染多种粮食作物和经济作物，其主要由介体昆虫烟粉虱进行传播，由于无高效的抗病基因，给农业生产带来病害和虫害“双重”危机。前期研究发现，中国番茄黄化曲叶病毒通过抑制植物茉莉酸抗虫途径，与介体昆虫烟粉虱形成间接互惠共生。我们的研究表明环境因素-光可以参与调控病毒-昆虫-植物三者互作的过程，并通过调控病毒致病决定因子βC1的磷酸化来影响病毒在植物中的积累，但其具体分子机制目前尚不清楚。本项目拟以中国番茄黄化曲叶病毒-烟粉虱-本生烟/拟南芥为研究对象，探索光信号途径在三者互惠共生过程中发挥功能的分子机制。拟以番茄黄化曲叶病毒βC1为诱饵蛋白，筛选光信号途径中调控三者互惠共生的关键寄主因子，解析该寄主因子如何通过识别病毒关键蛋白的磷酸化状态调控其在不同光照条件下的稳定性，阻断病毒-昆虫-植物三者互惠共生的关系，预期结果将为绿色防控虫传病害流行提供理论基础。

双生病毒是我国农业生产中重要的病害之一，可侵染多种粮食作物和经济作物，由于缺乏高效的抗病基因，给农业生产带来严重的经济损失。本项目围绕着光调控双生病毒—烟粉虱—植物三者互作进行了研究，利用单色光灯箱发现红光可以促进烟粉虱与双生病毒的互惠共生，近红外光可以提高植物对双生病毒的抗性。光信号途径的关键因子PIF在这两个过程中发挥重要的作用，PIF通过结合萜烯合酶启动子启动其表达促进植物的抗虫作用，通过结合RDR6和AGO1启动子激活植物的RNAi 作用提高植物的抗病作用。因此基于以上研究结果，可以在农业生产上合理设计LED灯，最大化提高植物的抗性，增加作物的产量。本项目研究中取得的一些研究成果已在国际期刊PLoS Pathogens发表。在项目执行期间，围绕三者互作撰写综述一篇，在中国科学基金发表，并积极在相关会议报告研究进展，大大推动了该领域在全国的发展。