《Plant Phenomics》：Host Shifting Dynamics in Plant Viruses and Biotechnological Frontiers for Global Food security
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植物病毒通过宿主转移引发全球粮食安全问题，其分子机制涉及劫持宿主翻译因子、抑制免疫应答，同时环境变化和人类活动加剧了病毒适应性进化。研究提出整合遗传学、生态学及分子策略的综合防控模型。
阿里·卡姆兰（Ali Kamran）| 阿图尔·库马尔·斯里瓦斯塔瓦（Atul Kumar Srivastava）| 塔希尔·法鲁克（Tahir Farooq）| 穆罕默德·迪尔沙德·侯赛因（Muhammad Dilshad Hussain）| 梅赫兰·汗（Mehran Khan）| 李向阳（Xiangyang Li）| 谢欣（Xin Xie）
中国贵州省贵阳市贵州大学农学院农业微生物学重点实验室，邮编550025
摘要
植物病毒几乎导致了所有新出现和重新出现的植物疾病流行，造成了巨大的农作物损失，由于其对全球粮食安全的严重影响而备受关注。宿主转换现象使得病毒在完全适应新宿主之前处于“死胡同”状态，但这种状态最终会促成病毒的高效传播，从而引发疾病流行。流行病学和系统发育学研究表明，宿主转换是大多数病原体进化过程中的固有现象。然而，研究人员才刚刚开始理解病原体如何在某些宿主物种之间成功转换而不影响其他宿主。植物病毒具有保守的遗传程序；因此，在新宿主入侵过程中，科学家观察到相对相似的基因变化，但这些变化同时也构成了宿主转换成功的关键瓶颈。这为通过开发复杂的分子和生理策略来评估和管理新兴病毒威胁提供了可能。在本综述中，我们试图梳理驱动宿主转换的分子机制以及流行病学和人为因素。此外，我们还探讨了进化因素如何影响宿主转换模式、植物免疫反应的逃避机制以及疾病的发生，并提出了一种综合研究模型以支持未来植物病毒疾病流行病的管理。
部分内容摘录
对全球农作物健康和粮食安全的威胁
自古以来，植物疾病大流行就一直是全球性的问题，导致主要粮食作物产量大幅下降，并加剧了社会政治不稳定。随着全球人口迅速增长，气候变化以及生物和非生物压力对主要作物的影响日益严重，使得粮食安全成为日益严峻的全球挑战（Hamim等人，2023年；LaTourrette和Garcia-Ruiz，
植物病毒宿主转换的分子机制
本节探讨了使植物病毒能够跳转到新宿主物种的遗传和分子适应性。为了劫持植物的翻译因子和信号通路，植物病毒不仅会利用宿主植物的核糖体来翻译病毒mRNA，确保病毒蛋白质的合成，还会抑制旨在限制病毒感染细胞蛋白质合成能力的初级防御系统（Ai等人，2025年；Xu等人，2017年；Walsh和Mohr，2011年）。
宿主转换的环境和人为驱动因素
本节探讨了气候变化和人类活动等外部因素如何创造有利于宿主转换的条件。环境和人为因素推动了多种毁灭性病原体的宿主转换（Araujo等人，2015年；Manley等人，2015年；Ringwaldt等人，2023年）。气候变化通过改变环境条件（如二氧化碳水平、温度和水分供应）显著影响植物与病毒的相互作用。
媒介动态和传播途径
本节讨论了昆虫媒介在促进和加速病毒宿主转换中的作用。媒介动态涉及生物学和流行病学因素，这些因素调节病毒传播途径，决定了媒介传播病毒疾病的流行病学特征和管理挑战。由于最低温度的升高，Aedes aegypti的全球分布正在呈指数级增长，从而增加了登革热的风险（Dickens等人，2018年；Ma等人，2022年）。
植物免疫逃避策略
本节详细介绍了植物抗病毒免疫与病毒反防御机制之间的分子“军备竞赛”，这种竞争决定了宿主转换的成功与否。通过病原体相关分子模式（PAMPs）和模式识别受体（PRRs），植物能够区分自身分子和入侵分子，使新入侵的病毒无法在植物体内生存，这一发现彻底改变了植物病理学中的疾病管理方法（Li和Wu，2021年）。
宿主转换的生态后果和经济影响
本节概述了宿主转换对农业系统和经济的直接和间接影响。植物病毒的宿主转换会通过直接影响作物产量、质量和农业经济造成重大经济损失。这一现象是由病毒的遗传适应性驱动的，尤其是RNA病毒，它们具有高突变率（如第2节所述），加上快速的复制周期，共同使它们能够克服各种障碍。
综合管理策略
本节重点介绍专门设计用于防止病毒宿主转换或减轻其影响的管理策略。植物病毒通过宿主转换机制进化以感染新的宿主，对全球粮食安全构成重大威胁（Ristaino等人，2021年）。实施有效的管理策略对于减少作物产量损失和确保可持续的农作物生产至关重要。主要方法包括培育抗性品种和综合病虫害管理。
未来挑战和研究方向
本节指出了关键的知识空白，并提出了未来研究方向，以更好地预测和预防宿主转换。要预测和控制宿主转换的病毒威胁，需要研究宿主适应性的遗传学机制，因为RNA病毒的高复制错误率、重组和重配能力使它们能够适应新的宿主。基因组研究对于理解宿主适应性过程也非常重要（Longdon等人，2014年）。
结论
植物病毒通过宿主转换持续威胁全球粮食安全，利用了进化和人为因素带来的脆弱性。本综述从机制上阐明了病毒宿主转换的主要驱动因素、过程和影响，强调了多学科控制策略的必要性。宿主转换源于病毒遗传灵活性、媒介生态学和生态扰动之间的相互作用。高突变率和重组能力使RNA病毒能够
CRediT作者贡献声明
阿图尔·库马尔·斯里瓦斯塔瓦（Atul Kumar Srivastava）：撰写——审稿与编辑，软件处理。塔希尔·法鲁克（Tahir Farooq）：研究工作。穆罕默德·迪尔沙德·侯赛因（Muhammad Dilshad Hussain）：验证结果。梅赫兰·汗（Mehran Khan）：数据可视化。李向阳（Xiangyang Li）：研究指导，项目管理，资金筹集。阿里·卡姆兰（Ali Kamran）：初稿撰写，概念构思
未引用的参考文献
Huang等人，2025年；Hussain等人，2025年；Pilet-Nayel等人，2017年；Sastry和A. Zitter，2014年；Spechenkova等人，2021年；Torrance和Talianksy，2020年。
资金支持
本研究由贵州省科技项目（[2022]091）资助。
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
