在真核生物中，丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）耦联反应是传递各种胞外刺激到胞内反应的保守信号通路，在调控真核生物的生长发育以及抗逆性中发挥重要作用。然而，MAPK耦联反应在植物RNA病毒与寄主互作过程中的作用机制研究尚未完全清楚。
番茄褪绿病毒（Tomato chlorosis virus，ToCV）在几乎所有番茄产区均有危害的报道，严重威胁番茄等茄科作物的生长、品质和产量。在我国，2010年以来，该病毒在我国山东、河北、江苏、北京、河南、陕西、四川等地爆发性危害番茄、辣椒等茄科作物，番茄、辣椒等茄科蔬菜受害后减产50%甚至绝收，仅寿光一个县的蔬菜生产造成的年损失最高达到10亿元，该病毒还能侵染大白菜等其他多种蔬菜作物，给我国蔬菜生产造成了巨大的经济损失。深入研究ToCV致病性分子机制，可为抗性育种及新防控技术提供理论基础。
2024年12月4日，湖南省农科院植物保护研究所刘勇研究员、张松柏研究员联合宁波大学植物病毒学研究所羊健研究员团队在《Nature Communications》在线发表题为“A viral protein activates the MAPK pathway to promote viral infection by downregulating callose deposition in plants”的研究论文。该研究揭示了病毒蛋白能够激活并利用植物MAPK级联反应，进而促进病毒侵染的致病机制。
研究团队发现ToCV侵染激活本氏烟MAPK途径的MPK3/6激酶活性，不但不激活寄主对病毒的抗性，反而促进ToCV的侵染。ToCV编码一个功能未知小分子P7蛋白，定位于细胞膜，在ToCV侵染中发挥重要作用；ToCV通过其定位在质膜上的致病蛋白P7与MPK3/6的激酶互作，抑制NbMPK3/6进入细胞核，并且将NbMPK3招募至质膜，在此过程中，P7可能抑制由NbMPK3/6入核激活寄主介导的免疫反应，从而促进ToCV复制。NbMPK3/6激酶磷酸化P7蛋白的59位的Ser，该位点磷酸化P7蛋白是ToCV侵染所必须的关键位点。
图1 NbMPK3/6激酶磷酸化P7蛋白56位Ser促进病毒侵染
（a）NbMPK3/6激酶磷酸化P7蛋白体内验证；（b）NbMPK3/6激酶磷酸化P7蛋白体外验证；（c）P7S59A蛋白体内磷酸化验证；（d）P7S59A蛋白磷酸化体外验证；（e）ToCV P7基因突变侵染性克隆及野生型侵染本氏烟表型（30 dpi）；（f）ToCV CP蛋白的Western blotting。
进一步研究发现，磷酸化的P7靶向靶向NbREM1.1，抑制其在胞间连丝诱导胼胝质沉积的活性，从而促进病毒的扩散和积累（图2）。该研究揭示了病毒蛋白利用植物MAPK级联反应促进病毒侵染的致病机制，有助于深入理解MAPK级联反应在病毒与宿主防御与反防御的长期“军备竞赛”中所发挥的作用。
图2 ToCV P7正调控MPK3/6通路并抑制胼胝质积累促进病毒侵染的模式图
湖南省农科院与湖南大学联合建立的院隆平分院为第一单位，与宁波大学植物病毒学研究所联合培养的研究生冯丽肖博士为论文第一作者，湖南省农科院刘勇研究员、张松柏研究员和宁波大学植物病毒学研究所羊健研究员为论文共同通讯作者。中国农业大学周涛教授和南京农业大学徐毅教授提供了相关实验材料。宁波大学陈剑平院士、南京农业大学陶小荣教授、湖南省农业科学院张德咏研究员、江苏省农业科学院周彤研究员和中国农业科学院李方方研究员对该工作做出了重要指导。该研究得到了国家自然科学基金（32030088和31972242）、中国农业研究系统（CARS-23-D-02）、湖南省农业科学创新项目（2022CX08）和湖南省科技项目（2020TJ-Y05）的资助。
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54467-9
