稻癭矮縮病毒是個好房客

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。

葉蟬。圖片取自Rice Knowledge Bank

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