水稻黄矮病毒M蛋白调控黑尾叶蝉多胺合成途径的分子机制

It is necessary for the virus to depend on vector factors to complete infection route. And thus the studying interaction of persistent multiplication virus and its insect vector has become a recent hotspot in virology field. Our previous results indicated that the accumulation of polyamines was obviously increased during RYSV infection. By screening the leafhopper cDNA library, we found RYSV encoded matrix protein M interacted with leafhopper Ornithine decarboxylase antizyme (OAZ) which is an important enzyme in the biosynthesis of polyamines. Those results indicated that RYSV may regulate the biosynthesis of polyamines in leafhopper. To further investigate this new virus-insect interaction model, in this proposal we plan to adopt various technology systems such as vector cell culture, immunofluorescence labeling and RNAi, etc., so as to further our understanding of the multi-role of insect factors in multilaterally participating in and mediating RYSV diffusion. This project is aimed to provide a new point of view for the rice rhabdovirus study and to solid the theoretical support for exploring the epidemic law of disease and developing effective prevention and control strategies.

持久增殖型病毒需要通过侵染介体昆虫才能被有效传播，研究持久增殖型病毒与介体昆虫的互作机理是目前病毒学领域的热点。本实验室前期对水稻黄矮病毒RYSV的研究发现RYSV侵染后黑尾叶蝉体内多胺的含量显著提高。随后对黑尾叶蝉cDNA文库进行筛选发现RYSV编码的基质蛋白M能够与黑尾叶蝉多胺合成途径中的关键酶-鸟氨酸脱羧酶抗酶OAZ互作，由此推断RYSV很可能通过M蛋白调控黑尾叶蝉多胺合成途径，从而促进介体传毒。为进一步研究这一新的病毒与介体昆虫互作模式，本实验拟在前期获得RYSV M蛋白与介体因子OAZ互作的基础上，利用介体细胞培养、免疫荧光标记、RNAi等技术体系，在细胞和虫体水平，深入探索多胺在RYSV侵染黑尾叶蝉过程中的作用，解析RYSV调控黑尾叶蝉多胺合成途径的机制和生物学意义。以期深入解析植物核型弹状病毒通过介体昆虫扩散的机理，为探索病害的流行规律和制定有效的防控策略提供理论支撑。

水稻黄矮病毒(Rice yellow stunt virus, RYSV)和水稻条纹花叶病毒(Rice stripe mosaic virus, RSMV)是弹状病毒科(Rhabdoviridae)的成员，在田间由叶蝉以持久增殖的方式进行传播，对我国南方水稻生产安全造成了严重危害。前期研究发现RYSV和RSMV侵染的叶蝉体内多胺含量显著升高，说明多胺可能参与了水稻弹状病毒对介体昆虫的侵染。本项目利用dsRNA诱导的RNAi技术体系，首先证明了叶蝉体内的鸟氨酸脱羧酶抗酶（Ornithine decarboxylase antizyme，OAZ）和鸟氨酸脱羧酶(Ornithine decarboxylase, ODC)可以调控叶蝉体内多胺的合成。在此基础上，利用酵母双杂交、杆状病毒表达系统和Pull-down技术证明了RYSV和RSMV的基质蛋白M可以与OAZ蛋白互作。M蛋白通过劫持OAZ蛋白从而抑制其对ODC蛋白的降解，促进了叶蝉体内多胺的合成。另外通过体外饲喂多胺和多胺合成抑制剂DFMO证明昆虫细胞内的高多胺环境有利于水稻弹状病毒对叶蝉的侵染。该研究解析了水稻弹状病毒调控叶蝉多胺合成途径促进病毒侵染的分子机制，为阻断介体昆虫传播病毒奠定了理论基础。另外本研究还阐明了RSMV抑制叶蝉体液免疫黑化反应的分子机制。RSMV N蛋白结合酚氧化酶（Phenoloxidase，PO）的关键前体因子（Prophenoloxidase ，PPO）蛋白，阻碍其进一步剪切成有活性的PO，抑制了叶蝉血腔淋巴中的黑色素的形成，帮助病毒有效通过血腔完成侵染循回。本研究还开发了针对水稻橙叶病植原体ROLP的免疫分子标记技术。在此基础上，揭示了ROLP在叶蝉细胞内以一种独特的不对称出芽的方式进行增殖。并对ROLP在电光叶蝉的侵染循回进行了研究。上述研究研究结果发表5篇SCI研究论文，授权发明专利1项。