番茄黃化曲葉病毒是一種會對番茄、南瓜、煙草等作物造成毀滅性危害的植物病毒,研究發(fā)現(xiàn),它專門借助一種全球性害蟲——煙粉虱來擴散傳播。這種“借蟲傳播”的獨特方式如何實現(xiàn)?中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所研究員張友軍團隊從基因層面解開了謎題,闡明了這類植物病毒“操控”媒介昆蟲行為的關鍵機制。相關論文于近日發(fā)表在國際學術期刊《科學進展》上。
煙粉虱俗稱小白蛾,喜歡寄生在植物葉片背面。此前,科學家已觀察到,這種害蟲的一類——Q煙粉虱在傳播番茄黃化曲葉病毒時,有其獨特規(guī)律:未攜帶病毒的蟲體會首先被帶毒番茄吸引,前往其葉片寄生,一旦蟲體成功攜帶上病毒,這種“吸引力”就消失了,染毒的Q煙粉虱會漸漸離開,隨機尋找其他的番茄植株取食。這種吸引昆蟲染毒的行為模式顯著提高了病毒傳播效率,但其分子調控機制一直不明。
由此,張友軍團隊首先在染毒番茄中發(fā)現(xiàn)了一種能明顯吸引Q煙粉虱的揮發(fā)性化合物——月桂烯。隨后,通過基因技術,他們發(fā)現(xiàn),番茄黃化曲葉病毒侵入番茄后,會“操控”兩個關鍵基因——TPS3和TPS7的過量表達,使帶毒番茄釋放出更多月桂烯,從氣味上吸引Q煙粉虱前來取食。但當這種病毒成功進入Q煙粉虱體內后,又會“操控”煙粉虱體內的另一種關鍵基因,使得染毒的Q煙粉虱失去對月桂烯這種氣味的喜愛,這樣就完成了“吸引—感染—驅逐”的病毒“借蟲傳播”過程。
這一研究展現(xiàn)了植物病毒在長期進化中形成的獨特“操縱”能力——它既可以操縱寄主植物散發(fā)揮發(fā)物,吸引昆蟲快速完成獲毒過程,又可抑制昆蟲的嗅覺系統(tǒng),促使其離開染毒植株完成病毒傳播。張友軍表示,本研究成果為闡明媒介昆蟲-病毒互作機制提供了新的理論依據(jù),同時為開發(fā)基于行為調控的煙粉虱綠色防控技術奠定了重要基礎。(據(jù)《光明日報》)