中国农业大学植保学院周涛教授团队鉴定玉米隐性抗病毒因子ZmPDRP并解析其促进病毒复制作用机制

　　中国农大新闻网讯 近日，中国农业大学植物保护学院周涛教授团队在《植物生物技术期刊》（ Plant Biotechnology Journal ）在线发表了题为《一种广泛分布的马铃薯Y病毒病毒属病毒-甘蔗花叶病毒攫取玉米C4光合作用双功能酶PDRPs进入细胞质病毒复制复合体促进侵染》“ The C4 photosynthesis bifuncitional enzymes, PDRPS, of maize are co-opted to cytoplasmic viral replication complexes to promote infection of a prevalent potyvirus sugarcane mosaic virus ”的研究论文。该论文鉴定了玉米隐性抗甘蔗花叶病毒的因子-玉米丙酮酸磷酸双激酶调控蛋白1 （pyruvate orthophosphate dikinase regulatory protein 1, ZmPDRP1）及其同源蛋白ZmPDRP2，并对PDRPs促进病毒复制的机制进行了深入研究，为培育抗矮花叶病玉米育种新材料提供了基因储备。

 

　　玉米矮花叶病在世界玉米主产区均有发生，特别是在巴西、非洲发生普遍，危害严重。甘蔗花叶病毒 （sugarcane mosaic virus, SCMV） 是在我国、欧洲、南美和非洲引起玉米矮花叶病的主要病原，分布广泛， 变异频繁。鉴定 SCMV 侵染所需的玉米因子并解析其作用机理对于获得新的隐性抗病毒基因资源及抗玉米矮花叶病分子育种具有重要科学意义和实践价值。

 

　　该研究基于前期比较蛋白组学数据鉴定到的SCMV侵染调控的玉米蛋白-丙酮酸磷酸双激酶调控蛋白1 （ZmPDRP1），通过基因编辑获得了ZmPDRP1敲除纯合体玉米，发现ZmPDRP1敲除体虽没有明显生长表型变化，但能显著抑制SCMV系统侵染。利用病毒诱导的基因沉默、原生质体超表达和病毒载体介导的超表达等实验分析，均证实ZmPDRP1及其同源蛋白ZmPDRP2具有促进SCMV复制和侵染的功能，其羧基端（CTD）区域发挥关键作用。

 

　　进一步发现原本定位在叶绿体的ZmPDRP1/2在SCMV侵染的细胞中进入病毒复制复合体（virus replication complexes, VRCs），鉴定了ZmPDRP1/2通过CTD与SCMV编码的细胞质内含体蛋白CI直接互作被招募至VRCs。体内和半体内实验表明CI可通过26S蛋白酶体途径发生降解，而ZmPDRP1/2可通过其CTDs以未知的方式促进CI蛋白积累，从而促进SCMV复制和增殖。研究还发现，分布于维管束鞘细胞叶绿体的ZmPDRP2可在敲除ZmPDRP1的组织中定位到叶肉细胞叶绿体，揭示了ZmPDRP2具有跨细胞类型互补表达的作用模式。

 

　　中国农业大学植物保护学院已毕业博士生谢吉鹏为该论文第一作者，周涛教授和隆平农业发展股份有限公司施亮为并列通讯作者，中国农业大学植物保护学院在读博士生鄢秦、已毕业博士生姜彤、陈晖、硕士生李志芳，范在丰教授，隆平农业发展股份有限公司费小红为论文做出了重要贡献。中科院植物所王柏臣研究员、晁青副研究员和云南农业大学何月秋教授为本研究提供了重要指导。感谢中国农业大学生物学院李大伟教授、张永亮教授和清华大学刘玉乐教授对本研究的建议和帮助。本研究得到了国家自然科学基金的资助。