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WUS蛋白也可以成為其他細(xì)胞抵抗病毒的“利器”

來源：《中國科學(xué)報(bào)》 ? 2020-10-15 11:16:19

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授趙忠團(tuán)隊(duì)通過發(fā)育生物學(xué)和植物病毒學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域的交叉研究，找到植物干細(xì)胞免疫病毒的關(guān)鍵因子——WUSCHEL(WUS)蛋白，揭示了植物干細(xì)胞廣譜抗病毒機(jī)制，為多種作物抗病毒防治提供了新思路。日前，該成果發(fā)表在《科學(xué)》上。

目前，植物病毒病害已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的第二大病害，植物一旦染上病毒將帶來毀滅性后果。盡管國內(nèi)外研究人員已從多個(gè)角度進(jìn)行了大量研究，但植物干細(xì)胞存在廣譜抗病毒能力的原因尚不清楚。病毒種類繁多，已知的植物病毒就有1000余種，現(xiàn)有的抗病毒手段只能針對少數(shù)病毒，且隨著病毒不斷進(jìn)化，抗性也會逐漸減弱。

“莖尖脫毒”是少有的可以應(yīng)用于大多數(shù)植物且能清除植物體內(nèi)病毒的最有效的生物技術(shù)，但其深層機(jī)理一直未被揭示。

趙忠團(tuán)隊(duì)以傳統(tǒng)的“莖尖脫毒”技術(shù)為靈感來源，歷經(jīng)8年研究，發(fā)現(xiàn)WUS是一個(gè)存在于植物干細(xì)胞中的關(guān)鍵抗病毒蛋白。干細(xì)胞內(nèi)的WUS是一個(gè)非常保守的蛋白，且在低等植物和高等植物中普遍存在。

這個(gè)蛋白受病毒感染誘導(dǎo)，通過直接抑制一類甲基轉(zhuǎn)移酶基因，影響細(xì)胞參與蛋白質(zhì)合成的主要細(xì)胞器(核糖體)組裝，從而降低蛋白質(zhì)合成速率。這將直接導(dǎo)致病毒不能利用植物細(xì)胞完成自身蛋白質(zhì)翻譯以及病毒復(fù)制和組裝的過程，從而抑制病毒傳播。

WUS蛋白也可以成為其他細(xì)胞抵抗病毒的“利器”。研究人員在植物其他細(xì)胞中表達(dá)WUS蛋白，發(fā)現(xiàn)可以保護(hù)植物免受病毒感染。研究人員檢查了多種病毒，證實(shí)WUS蛋白均可抑制這些病毒對植物細(xì)胞的感染，說明WUS蛋白介導(dǎo)的干細(xì)胞病毒免疫具有廣譜性。

這項(xiàng)工作研究了植物分生組織存在的廣譜抗病毒免疫活性，首次發(fā)現(xiàn)在病毒抗性和分生組織維持基因之間存在精確的分子連接。同行專家評論認(rèn)為，“此研究解決了一個(gè)長期存在且備受關(guān)注的問題，是植物病理學(xué)和植物發(fā)育領(lǐng)域的一個(gè)開創(chuàng)性研究”。

趙忠團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將這一成果應(yīng)用到今后的育種中，以得到廣譜高抗病的作物新品種。趙忠表示，WUS同源蛋白存在于多種植物中，WUS蛋白介導(dǎo)的廣譜抗病毒機(jī)制有望為全球糧食穩(wěn)產(chǎn)問題的解決帶來曙光。

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