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为探究 TYLCV 流行机制，研究人员开展相关研究，发现其可调控植物挥发物及粉虱嗅觉，加速自身传播。
番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）是番茄作物的 “头号杀手” 之一，由烟粉虱（Bemisia tabaci）传播，给全球番茄产业带来了沉重打击。在一些易感番茄品种上，感染 TYLCV 后的产量损失甚至可达 100%，严重威胁着全球的 “蔬果篮子”。然而，长期以来，TYLCV 引发流行的机制却像一团迷雾，让科研人员难以捉摸。以往的研究虽然发现了植物病毒能通过影响宿主植物特征来助力昆虫传播病毒，但对于病毒是否会联合操控宿主植物和昆虫载体，却一直没有定论。在这样的背景下，为了揭开 TYLCV 传播的神秘面纱，中国相关研究机构的研究人员开展了一系列深入研究。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为防控 TYLCV 和烟粉虱提供了关键线索，在农业领域具有重要意义。
研究人员在本次研究中，运用了多种关键技术方法。在昆虫和植物样本方面，选取了不同种群的烟粉虱以及番茄植株作为研究对象。借助基因编辑技术（如 CRISPR-Cas9）构建特定基因敲除的番茄植株；利用气相色谱 - 质谱联用（GC-MS）技术分析番茄植株挥发物成分；采用 RNA 干扰（RNAi）技术抑制烟粉虱特定基因表达；通过蛋白结构分析（包括蛋白结构预测、分子动力学模拟和分子对接等）探究蛋白与配体的相互作用；开展行为学实验，观察烟粉虱对不同处理番茄植株的选择偏好。
研究结果如下：
- 烟粉虱 MED 偏爱 TYLCV 感染番茄主要由 β- 月桂烯介导：研究人员通过观察笼实验和气味选择实验发现，非带毒烟粉虱 MED 更倾向于选择 TYLCV 感染的番茄植株。利用 GC-MS 分析健康和感染植株的挥发物，筛选出 12 种差异挥发物，经测试发现非带毒烟粉虱 MED 对 β- 月桂烯和 β- 聚伞花素表现出明显趋性，其中 β- 月桂烯在低浓度下仍具吸引力，且感染植株中 β- 月桂烯含量显著高于健康植株。
- TYLCV 调控番茄 TPS3 和 TPS7 基因表达吸引非带毒烟粉虱 MED：研究表明，TYLCV 感染会使番茄中调控 β- 月桂烯合成的 TPS3 和 TPS7 基因表达上调。利用 CRISPR-Cas9 技术构建 TPS3?/?和 TPS7?/?敲除番茄植株，这些植株不产生 β- 月桂烯，非带毒烟粉虱 MED 对其选择偏好消失，而添加 β- 月桂烯后，又可恢复吸引力。
- BtMEDOR6 参与 β- 月桂烯检测及对 TYLCV 感染植株的吸引：非带毒和带毒烟粉虱 MED 对 TYLCV 感染植株的偏好存在差异，暗示病毒干扰了烟粉虱的嗅觉感知。研究人员鉴定出 10 个嗅觉受体基因，发现 6 个在带毒烟粉虱 MED 中显著下调。RNAi 实验表明，敲低 BtMEDOR6 表达后，非带毒烟粉虱 MED 不再偏好感染植株和添加 β- 月桂烯的健康植株。此外，实验还证实 BtMEDOR6/ORco 系统能感知 β- 月桂烯，且其响应值与 β- 月桂烯浓度相关。
- BtOR6 中的 Y204F 影响 OR 受体与 β- 月桂烯的结合：不同烟粉虱亚种对 TYLCV 感染植株的反应不同，只有非带毒烟粉虱 MED 表现出偏好。基因组和转录组分析发现，烟粉虱 AsiaII6 无 BtMEDOR6 同源基因，Asia1 的 OR6 基因有大片段缺失，而烟粉虱 Middle East-Asia Minor 1（MEAM1）与 MED 的 OR6 基因相似度达 99.9%，仅 Y204F 存在差异。结构分析和实验表明，该位点突变影响蛋白与 β- 月桂烯的结合，使 BtMEAM1OR6/ORco 对 β- 月桂烯无响应。
- β- 月桂烯在温室中对烟粉虱 MED 具有吸引作用：为验证 β- 月桂烯在田间的吸引效果，研究人员在北京周边三个不同地区的番茄温室开展诱捕实验。结果显示，添加 β- 月桂烯的粘虫板捕获的烟粉虱成虫数量显著多于对照组，表明 β- 月桂烯在温室环境中对烟粉虱 MED 具有明显的吸引作用。
研究结论和讨论部分指出，本研究揭示了 TYLCV 独特的 “推拉” 策略。一方面，TYLCV 通过调控番茄的 TPS3 和 TPS7 基因，增加 β- 月桂烯释放，吸引非带毒烟粉虱 MED 获取病毒；另一方面，病毒感染烟粉虱后，下调 BtMEDOR6 表达，使带毒烟粉虱不再偏好感染植株，促进其向未感染植株传播病毒。这一发现不仅有助于理解植物病毒传播机制，还为防控烟粉虱和 TYLCV 提供了新方向。例如，可以将 β- 月桂烯添加到诱捕装置中提高诱捕效率，基于 BtMEDOR6 开发特异性诱捕剂，减少化学杀虫剂的使用。此外，研究中发现的 TYLCV 对植物挥发物和昆虫嗅觉系统的双重操控机制，为通过基因工程手段管理害虫和植物病原体提供了潜在策略，有望推动农业病虫害防控领域的新发展。但目前仍有一些问题有待进一步研究，如 TYLCV 如何同时操控烟粉虱的嗅觉受体和神经系统，以及昆虫载体在这一过程中是否受益等。
