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综述:植物病毒趋向性在植物、生殖组织及种子中的研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月24日 来源:Archives of Microbiology 2.3
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这篇综述系统探讨了植物病毒趋向性(tropism)的分子机制与生态意义,聚焦病毒在特定组织(如生殖器官、分生组织和种子)的侵染策略,揭示了病毒利用寄主因子(如RNA沉默抑制子VSRs)突破植物抗病毒屏障(如RNAi)的关键途径,为作物抗病育种和病毒载体应用提供了新视角。
植物病毒趋向性指病毒特异性侵染特定细胞、组织或寄主的能力。与动物病毒不同,植物病毒缺乏膜受体依赖的入侵方式,主要依赖机械损伤或媒介生物突破细胞壁屏障。病毒通过修饰质体连丝(PD)的排阻限(SEL)实现细胞间移动,并利用运动蛋白(MPs)形成管状结构或核糖核蛋白复合体穿越维管组织。例如,烟草花叶病毒(TMV)和黄瓜花叶病毒(CMV)通过诱导β-葡聚糖酶表达扩大PD孔径,而马铃薯Y病毒属(Potyvirus)则依赖外壳蛋白(CP)介导长距离运输。
病毒在寄主体内呈现泛组织侵染(pantropism)或组织特异性(specific tropism)两种模式。维管限制型病毒(如柑橘衰退病毒CTV)仅定位于韧皮部,而部分病毒(如甜菜坏死黄脉病毒BNYVV)可入侵木质部。寄主因子如转录因子(ERF、WRKY)和热激蛋白(HSP70)通过调控抗病通路影响病毒分布。例如,木薯基因型通过限制褐条病毒(CBSV)于韧皮部实现抗性。
寄主范围反映病毒跨物种侵染能力,而趋向性体现其在兼容寄主内的复制效率差异。黄瓜花叶病毒(CMV)虽能侵染1200余种植物,但在不同寄主中症状严重度各异;相反,窄寄主的甜菜坏死黄脉病毒(BNYVV)在藜科植物中表现均一的高效侵染。这种差异源于寄主抗病基因(如L3)与病毒反防御蛋白(如AC4)的共进化。
约25%的植物病毒可通过种子垂直传播,其关键在于突破分生组织屏障。病毒通过胚柄(如甘蔗花叶病毒SCMV)或花粉(如烟草花叶病毒属Tobamovirus)入侵生殖组织。RNAi通路(如DCL/RDR6)和应激相关基因(HSP20-like、ZAT8)构成种子抗病毒防线。番茄褐色皱纹果病毒(ToBRFV)通过种子外壳高效传播,凸显防控挑战。
超分辨显微镜(如STORM)和单细胞转录组技术揭示了病毒在纳米尺度的复制位点(如膜结合VRCs)。人工智能(如AlphaFold2)预测了病毒蛋白(如Tm-22)与寄主互作的关键结构域。未来研究可靶向编辑趋向性相关寄主基因(如PD定位蛋白SYTA),或改造病毒载体用于生物技术递送。
(注:全文严格依据原文内容缩编,未添加非文献支持结论)
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