植物抗病毒基因的研究进展

植物抗病毒基因的研究进展

摘要：植物病毒病是一类严重危害农作物生产的重要病害。已报道的植物抗病毒基因主要在抑制病毒增殖和阻止病毒扩散中起作用。病毒的复制涉及自身的编码蛋白及其与寄主蛋白间的互作, 参与病毒复制的寄主蛋白很多, 如真核翻译起始因子eIF4E 和eIF4G等, 相关蛋白的功能丧失或构型改变可阻滞病毒的复制。植物抗病毒的机制有很多，如结构抗性、生化抗性、过敏反应、系统获得抗性、抗侵染、抗扩展等[1]，而对植物抗性分子生物学分析，使我们进一步理解寄主植物--病原体相互作用规律，本文主要研究甘蔗对甘蔗花叶病的抗病反应分子机制、抗病相关基因以及抗性基因的突变体的介绍等方面，阐述了植物抗病机制的研究进展情况。

古瑜1, 贾占温1, 孙德岭1, 宋文芹2

( 1.天津科润蔬菜研究所, 天津300382; 2.南开大学生命科学学院, 天津300071)中图分类号: S432.2+3 文献标识码: A文章编号: 1006-6500(2008)04-0045-04

关键词：真核翻译起始因子；抗病毒分子机制；抗性基因

引言：甘蔗

病毒是专性寄生物, 在寄主活体细胞内复制繁殖。植物病毒是农作物的主要病原体之一, 严重危害农作物的产量和品质。植物病毒的研究始于19 世纪90 年代, 研究人员发现烟草花叶病毒侵染烟草后会在叶片上形成叶斑[2], 进而影响烟叶的品质和产量。植物病毒自身不能直接侵入植物表皮, 需要借助无脊椎动物(例如昆虫), 真菌(菌物)或植物表皮的创伤、气孔等进入植物细胞, 其中80%的植物病毒借助昆虫、线虫等载体初侵染[4]。针对病毒的各个侵染阶段, 植物进化出相应的防御机制, 依次分为: (1)抵抗病毒载体; (2)抑制病毒增殖; (3)阻止病毒移动; (4)降解病毒基因组的RNA 沉默。本文着重从植物抑制病毒增殖的分子机制来阐述植物与病毒的互作，主要是真核翻译起始因子的突变引起的植物抗病的分子机制。

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Eif的发现

真核翻译起始因子( eukaryocyte protein translation initiation factors，elFs) 是一类在真核细胞中蛋白质翻译所必需的、保证正确的mRNA －核糖体复合物形成的蛋白质。elF4E是一个多基因家族，在植物中eIF4E家族成员包括eIF4E及其异构体eIFis04E。迄今已发现多种真核翻译起始所需的elFs，它们在翻译起始的过程中发挥各自不同的作用。1970 年，ANDERSON 等人首先从真核细胞中分离出 3 种用于蛋白质生物合成的因子，分别称为M1，M3 和M2，以相应于原核细胞的IF1，IF2 和IF3［1］。同年SMITH 等人提出真核细胞蛋白质生物合成的方式与原核细胞的基本类似。直到1977 年，SCHREIER 和STAEHELIN 从兔网织红细胞中分离出9 种elF，人们才对真核细胞elF 及在蛋白质生物合成中的作用有了更多的认识。

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4E的作用

真核翻译起始因子4E(eukaryotic translation initiation factor 4E，eIF4E)能够与mRNA的帽子结构或帽子同系物特异地交叉结合，在蛋白质合成的起始中起关键作用。通常情况下，mRNA是通过5’帽子结构与elF4E 结合，但马铃薯Y病毒属病毒基因组的5’端没有帽子结构，而是共价结合VPg蛋白。研究发现，病毒基因组连接蛋白VPg与elF4E

的结合在多种马铃薯Y病毒属病毒侵染植物过程中起关键作用，通过突变elF4E的关键位点能影响病毒一植物的互作，并能介导植物对病毒的抗性。elF4E是一个多基因家族，在植物中eIF4E家族成员包括eIF4E及

其异构体eIFis04E，这两个因子在翻译起始过程的作用相同，但在结合mTGpppN和其他帽类似物的能力上存在差异。最近的研究表明真核翻译起始因子4E(Eukaryotic translation initiation factor 4E, eIF4E)在植物与病毒互作中发挥极其关键的作用[12].先后在拟南芥[13,14]、辣椒[15,16]、莴苣[17]的隐性抗病突变体中,发现其eIF4E基因序列的突变可增强植物对病毒的抗性,特别是对马铃薯Y病毒属(Potyvirus)病毒的抗性.同样, eIF(iso)4E(eIF4E的异构体)也参与植物与马铃薯Y病毒属病毒的互作[13, 16].马铃薯Y病毒属病毒基因组5c端的病毒基因组蛋白(viral protein linked to the genome, VPg)在病毒与寄主植物互作中发挥重要的作用[18].实验表明植物中eIF4E具有VPg结合的能力,促进其在寄主中复制与侵染[19-22].干扰eIF4E与VPg之间的互作,则可增强植物的抗病毒能力.

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