科學(xué)家們已經(jīng)了解到植物是如何防止病毒傳給后代的，這一發(fā)現(xiàn)可能會確保作物更健康。這一發(fā)現(xiàn)還有助于減少疾病從母親傳染給人類兒童。
植物病毒通常能夠通過種子貿(mào)易從一個國家傳播到另一個國家。因此，父母對后代的疾病傳播是全球關(guān)注的問題。
加州大學(xué)河濱分校微生物學(xué)和植物病理學(xué)特約教授Shou-Wei Ding說:“病毒可以在種子中隱藏多年，這是農(nóng)業(yè)中最重要的問題之一。”Shou-Wei Ding是《細(xì)胞宿主與微生物》雜志上關(guān)于這一發(fā)現(xiàn)的一篇新論文的通訊作者。
例如，當(dāng)攜帶病毒的母株產(chǎn)生100粒種子時，只有0 - 5%的幼苗可能被感染。一個世紀(jì)以來，科學(xué)家們一直想知道母株是如何阻止病毒傳播到所有或大部分幼株的。
研究小組希望通過精確定位阻止病毒從母體傳播到后代的免疫途徑(也稱為垂直傳播)來解開這個謎團(tuán)。團(tuán)隊成功了。他們使用的策略和他們確定的途徑在這篇新論文中有詳細(xì)的描述。
對芥科小型植物擬南芥的數(shù)百個品種接種了黃瓜花葉病毒。盡管它的名字是這樣的，但這種病毒可以感染1000多種植物，并導(dǎo)致葉子和果實表面出現(xiàn)黃色的環(huán)狀斑點和圖案。然后，研究人員分析了這些植物，以了解哪些基因使它們及其后代對病毒更具抵抗力。
兩個基因，這兩個基因都只在種子發(fā)育的早期階段起作用，似乎對這一目的最重要。這些基因在所謂的RNA干擾途徑中起作用。
細(xì)胞中的遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)化為RNA，然后轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)。有時，雙鏈RNA被切割成更小的片段，稱為小干擾RNA，或siRNA。這些片段被用來阻止蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，其中一些蛋白質(zhì)可能來自入侵的病毒。
“許多生物產(chǎn)生sirna來控制和抑制病毒感染，我們認(rèn)為，這些植物能夠防止種子感染的原因是，當(dāng)種子在母體植物中發(fā)育時，抗病毒RNA干擾途徑是活躍的。”
為了驗證他們的假設(shè)，研究人員制造了兩個關(guān)鍵RNA干擾途徑基因被刪除的突變植物。這些基因產(chǎn)生的酶被稱為類骰子2和類骰子4。
“沒有這兩種酶，植物就不能制造sirna來抑制病毒感染。沒有sirna，抗病毒免疫途徑就無法發(fā)揮作用。”
突變植株正常生長并產(chǎn)生種子。然而，當(dāng)缺乏這兩種酶的植株感染黃瓜花葉病毒時，它們會出現(xiàn)非常嚴(yán)重的癥狀。他們產(chǎn)生的種子更少，更重要的是，傳播到種子的速度增加了十倍。高達(dá)40%的新幼苗被感染。
“我們對這個結(jié)果感到非常興奮，這是第一次有人看到免疫途徑被消除后種子傳播的重大變化。”
研究人員著手回答的下一個問題是，盡管在非突變植物中存在強(qiáng)烈的免疫抑制，病毒如何仍然感染一小部分種子?他們了解到，這是因為病毒在母體植物中表達(dá)了一種蛋白質(zhì)來阻斷RNA干擾途徑。
展望未來，研究小組正在測試他們是否可以通過加強(qiáng)他們在種子中發(fā)現(xiàn)的免疫途徑來進(jìn)一步降低病毒傳播率。
由于這一途徑在包括無脊椎動物、真菌和哺乳動物在內(nèi)的多種生物中廣泛保守，因此這一發(fā)現(xiàn)可能對動物和人類的疾病預(yù)防具有廣泛的意義。
研究人員在繼續(xù)他們的工作時，會考慮到某些人類病毒，比如寨卡病毒。懷孕期間感染寨卡病毒會導(dǎo)致嚴(yán)重的出生缺陷，包括小頭畸形和其他腦部異常。研究人員希望利用他們所學(xué)到的知識來降低寨卡病毒的垂直傳播率。
“我們知道寨卡病毒表達(dá)了幾種阻斷RNA干擾途徑的蛋白質(zhì)，因此有可能通過用新藥抑制這些蛋白質(zhì)的功能來防止垂直傳播。”
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-9/20240919183621273.htm） | 
