南方水稻黑条矮缩病毒适应于白背飞虱传毒的致灾机制与调控新策略

南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）所致病害近年来在我国南方稻区暴发流行。本项目将系统研究SRBSDV适应于介体白背飞虱高效传毒的致灾机制，利用适合于介体及其培养细胞的RNA干扰体系，鉴定与病毒复制和介体传毒相关的关键因子，解析病毒编码的介体传毒因子与介体靶标蛋白特异性识别和互作介导SRBSDV突破白背飞虱侵染屏障的分子机理，从而设计通过阻断病毒突破屏障能力，进而切断病毒在介体内的有效复制或循回的新型病害调控策略；同时在分子、细胞和病毒准种群体水平上研究潜存介体灰飞虱适应SRBSDV存在但不能有效传毒的机理，评估灰飞虱进化为与SRBSDV高亲和性介体群体的可能性，为建立SRBSDV随灰飞虱向北扩散风险的预警体系提供理论依据。研究结果将为SRBSDV所致病害的科学防控、绿色防控提供技术支持。

针对近年来在我国南方稻区暴发流行的南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）的介体白背飞虱传毒机制展开深入研究。建立了灰飞虱、白背飞虱和褐飞虱细胞系以及通过RNA干扰抑制病毒在介体昆虫及其细胞系内侵染的国际首创研究体系，解析了SRBSDV侵入介体白背飞虱细胞、胞内增殖和胞间扩散等侵染环节的机制，发现SRBSDV侵染白背飞虱培养细胞诱导形成的病毒原质由颗粒状和纤维状2种基质组成，阐明了这2种基质的生成、成熟及其在病毒增殖中的功能，建立了植物呼肠孤病毒在介体细胞内高效增殖的新模型；基于病毒原质在病毒于介体中增殖的重要性，探索了通过RNAi原理制备转基因水稻阻断昆虫传播SRBSDV的能力的病害调控新策略；系统研究了7种水稻病毒突破介体昆虫体内各种组织和膜屏障，从消化道侵入到唾液腺释放的侵染循回过程的机制，提出以SRBSDV为代表的水稻呼肠孤病毒在介体昆虫内通过“actin-based tubule motility (ABTM)”扩散的新机制；发现介体siRNA抗病毒天然免疫系统可有效控制SRBSDV在白背飞虱内的积累量，使其低于导致昆虫死亡的阈值，维持病毒在介体内的持久侵染，解析了昆虫免疫系统是如何应对病毒侵染并与之"和平共处"的机制；发现灰飞虱不是SRBSDV有效介体的原因是病毒侵染局限于昆虫的中肠上皮细胞无法释放到外层的肌肉组织，明确 siRNA 抗病毒途径可有效控制 SRBSDV 在非亲和性介体灰飞虱中肠中的滴度，使其低于让病毒可以突破中肠释放屏障的阈值，首次提出中肠siRNA抗病毒途径调控病毒-介体亲和性的概念。本项目系统地解析了SRBSDV与介体昆虫的互作机制，为制定通过阻断介体昆虫传毒的防控策略奠定了理论基础。研究结果发表26篇研究论文，其中SCI论文19篇。研究成果受到国内外同行的广泛认可，被多篇综述或研究论文引用并重点推荐。期间，负责人多次应邀在国际会议上做报告，在Annu Rev Phytopathol撰写题为“rice reoviruses in insect vectors”的年评，入选教育部长江学者特聘教授、国家万人计划创新人才，获得国家杰出青年科学基金、973项目课题和教育部创新团队发展计划的资助。