近日，植保所作物病害绿色防控创新团队在Molecular Plant Pathology（中科院1区，IF=4.8）发表了题为“The Naturally Occurring Amino Acid Substitution in the VPg α1–α2 Loop Breaks eIF4E-Mediated Resistance to PRSV by Enabling VPg to Re-Hijack Another eIF4E Isoform eIF(iso)4E in Watermelon”的研究论文，揭示了VPgα1-α2环中的天然氨基酸取代通过使VPg重新劫持eIF4E异构体来破坏PRSV抗性。
侵染西瓜等瓜类作物的病毒种类有很多，常见的属于马铃薯Y病毒属的病毒就有西瓜花叶病毒、番木瓜环斑病毒-西瓜株系（PRSV-W）、小西葫芦黄花叶病毒等。这些病毒发生广、危害重，严重影响瓜类产量和品质，在生产上造成重大经济损失。近日，作物病害绿色防控创新团队发现了抗瓜类病毒新靶点，为培育兼抗多种病毒的西瓜品种提供了重要支撑。
种植抗病品种是防治植物病毒病最经济有效的方法。育种中常用的是显性抗病基因，可通过杂交获得抗性材料，但生产中存在缺少抗源材料或者抗源材料不易被利用等问题。植物基因编码的蛋白会被病毒劫持用于自身的侵染，成为感病因子，有些品种相应蛋白的某个（些）氨基酸发生了突变，就不会被病毒利用，从而对病毒产生抗性，这种抗性被称为隐性抗性。近年来，随着基因编辑技术的快速发展和广泛应用，对植物隐性抗病基因的研究越来越受重视。
真核翻译起始因子4E（eIF4E）基因是防治马铃薯Y病毒属病毒研究中最受关注的一类隐性抗病基因。近日，作物病害绿色防控创新团队联合山东农业大学发现抗病西瓜品系PI 244019的eIF4E第71位氨基酸是甘氨酸（eIF4E-G71），感病品种的相同位置则为天冬氨酸（eIF4E-D71）。PRSV-W、西瓜花叶病毒和小西葫芦黄花叶病毒的致病因子——病毒基因组连接蛋白（VPg）都能与西瓜感病品种的eIF4E-D71互作，并劫持利用eIF4E-D71侵染感病西瓜品种，但却不能利用西瓜抗病品系中的eIF4E-G71；而过表达eIF4E-G71的西瓜感病品种可抵御上述三种病毒的侵染。试验还证实，烟草感病品种eIF4E相应位置的天冬氨酸突变成为甘氨酸后，也能产生对马铃薯Y病毒的抗性。
PRSV-W大多数分离物VPg第105位和第108位的氨基酸分别为赖氨酸和谷氨酸，但是个别分离物VPg第105位氨基酸是谷氨酰胺，或者第108位氨基酸是甘氨酸，它们不能与eIF4E-G71互作，但可以与西瓜抗病品系的另外一种真核翻译起始因子eIF(iso)4E互作。也就是说，这些分离物不能利用eIF4E-G71，转而劫持eIF(iso)4E，使其成为新感病因子，从而克服西瓜抗病品系的抗性。团队还发现，新感病因子eIF(iso)4E的四个氨基酸产生突变后，就不再与这些PRSV-W克服抗性分离物的VPg互作，进而介导对PRSV-W所有已知分离物的抗性。
该研究为提高西瓜对多种病毒的抗性提供了理论基础和精准靶标，尤其是鉴定到了能够抵御PRSV-W克服抗性株系的新靶点，对指导培育兼抗多种病毒的西瓜品种具有重要作用，对其他瓜类作物的抗病毒品种培育也有借鉴意义。山东省农业科学院植物保护研究所李向东研究员和山东农业大学植物保护学院耿超副教授为共同通讯作者。
