植物弹状病毒是具有包膜的负义RNA病毒,侵染多种单子叶和双子叶植物,引起严重的病毒病害,影响农作物的产量和品质。田间,植物弹状病毒主要由昆虫介体以持久增殖的方式传播,其中病毒由昆虫递送到植物细胞后,如何从病毒包膜中释放复制元件并建立侵染的分子机制尚不明确。
2024年5月31日,中国农业大学植物抗逆高效全国重点实验室王献兵课题组在《The Plant Cell》期刊上在线发表了题为“The plant rhabdovirus viroporin P9 facilitates insect-mediated virus transmission in barley”的研究论文。该研究发现了植物弹状病毒编码的孔蛋白(viroporin)形成的通道在病毒包膜上介导胞质中钾离子内流,促进病毒释放复制元件建立侵染的分子机制。
该研究首先分析发现细胞质弹状病毒属的病毒编码一个保守的单次跨膜小蛋白,由45~70氨基酸组成,这类蛋白具有病毒孔蛋白序列特征。以BYSMV P9孔蛋白为研究对象,发现P9能够增加细菌细胞膜通透性,并在酵母互补实验中具有钾离子通道活性。和野生型病毒相比,孔蛋白P9的缺失突变体不影响病毒在介体灰飞虱中的侵染增殖,但在健康植物中不能建立侵染。体外实验证明,BYSMV病毒粒子在200 mM 钾离子的条件下,才能有效转录病毒mRNA;同时发现BYSMV侵染后能够增加寄主植物K+水平,进一步促进病毒侵染。这项研究建立了植物弹状病毒侵染与植物钾离子营养的联系,发现的病毒孔可作为病毒防控的分子靶标。