稻癭矮縮病毒是個好房客

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘

稻癭矮縮病毒(RGDV,rice gall dwarf virus)感染水稻,從名字應該就知道,受感染的水稻會出現矮化、葉鞘和葉脈上會出現瘤狀突起(所以有gall),另外還會讓水稻的分蘗增多、葉片變黃畸形、穗部發育不良甚至不育、生長停滯、提前衰老等,因為它會嚴重影響水稻的產量,所以是需要注意的病害。


稻癭矮縮病毒主要靠葉蟬(如Recilia dorsalis,又名zigzag leafhopper)傳播。RGDV在葉蟬體內也能繁殖,但是對葉蟬並不會造成明顯的危害。病毒在葉蟬體內要住上12-14天,然後葉蟬才能把病毒傳播給水稻。



最近的研究發現,RGDV雖然不會對葉蟬造成明顯的危害,但是會讓葉蟬的唾液腺製造更多的GAPDH酵素(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase )。當葉蟬叮咬水稻時,GAPDH會抑制水稻的防禦反應,從而促進病毒傳播。


這到底是怎麼做的呢?研究團隊發現,葉蟬唾液裡的GAPDH會消耗水稻所產生的過氧化氫(H2O2),讓水稻的防禦反應被抑制。研究團隊發現,當他們把葉蟬的GAPDH用基因沉默技術「關掉」後,水稻的H2O2量就增加了。


GAPDH是醣解作用(glycolysis)的成員之一,在醣解作用中,GAPDH負責將甘油醛3磷酸(G3P)氧化,產生1,3-二磷酸甘油酸(1,3-BPG)。


但是,葉蟬的這個GAPDH有個半胱胺酸(cysteine),這個半胱胺酸上的-SH基(巰基)與H2O2反應,消耗掉水稻因為被葉蟬叮咬所產生的H2O2


原本水稻產生H2O2是為了抵抗葉蟬,但是,這些H2O2卻被葉蟬唾液中的GAPDH給中和掉了。而且,當GAPDH被H2O2氧化了以後,還會因為過度氧化而形成二聚體(dimer)甚至多聚體(polymer),會形成類澱粉樣的物質,對植物有毒性,造成植物細胞死亡。


研究團隊將葉蟬的GAPDH在水稻中高度表現,結果產生了更容易被葉蟬取食的植株。葉蟬在高度表現自己的GAPDH的水稻上主動和被動吸食時間明顯延長,而探測次數和探測時間明顯減少。


另外,野生種水稻的病毒傳播率約為45%,但是在高度表現葉蟬GAPDH的水稻中,病毒的傳播率高達80%。


所以,RGDV透過讓葉蟬表現更多的GAPDH,來降低水稻的防禦機制。雖說這個方法主要應該是提高自己的傳播率,但是也讓葉蟬更容易取食。這個病毒房客,不會讓房東生病,還讓房東收入大為增加,真是個好房客呢!


參考文獻:


Wang, X., Wu, H., Yu, Z. et al. Plant viruses exploit insect salivary GAPDH to modulate plant defenses. Nat Commun 15, 6918 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51369-8


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