中科大研究揭示植物幹細胞廣譜抗病毒機制

（香港文匯網記者 趙臣 合肥報道）記者10月9日從中國科學技術大學獲悉，該校生命科學學院趙忠教授團隊通過發育生物學和植物病毒學兩個領域的交叉研究，找到了植物幹細胞免疫病毒的關鍵因子—WUSCHEL（WUS）蛋白，揭示了植物幹細胞的廣譜抗病毒機制。WUS蛋白介導的廣譜抗病毒機制可以為多種作物抗病毒防治提供一個新的研究思路，可能為解決全球糧食穩產帶來新曙光。該成果以「WUSCHEL triggers innate antiviral immunity in plant stem cells」為題，於10月9日凌晨在國際頂尖雜誌《Science》刊發。

目前，植物病毒病害已經成為農業生產中的第二大病害，植物一旦染上病毒將帶來毀滅性的後果，比如在水稻中由稻飛虱傳播的病毒（條紋葉枯病和黑條矮縮病）一旦爆發，輕則減產16%左右，重則絕收。儘管國內外研究人員已經從多個角度進行了大量的研究，包括RNA干擾，細胞自噬和植物激素等途徑，但是對於植物幹細胞存在廣譜抗病毒能力的原因仍然不清楚。由於病毒種類繁多，已知的植物病毒就有1000多種，現有的抗病毒手段只能針對少數的病毒，且随着病毒不斷進化，抗性也會逐漸減弱。「莖尖脫毒」是少有的可以應用於大多數植物、清除體內病毒的最有效的生物技術，但其深層機理一直未被揭示。

中國科學技術大學趙忠團隊另闢蹊徑，以傳統的莖尖脫毒技術為靈感來源，歷經8年時間，發現WUS是一個存在於植物幹細胞中的關鍵抗病毒蛋白。幹細胞內的WUS是一個非常保守的蛋白，從低等植物到高等植物中普遍存在。這個蛋白受病毒感染誘導，並且通過直接抑制一類甲基轉移酶基因，影響了細胞參與蛋白質合成的主要細胞器-核糖體的組裝，從而降低了蛋白質合成速率。這將直接導致病毒不能利用植物細胞完成自身蛋白質的翻譯，以及病毒的複製和組裝的過程，從而抑制了病毒的傳播。

同時，WUS蛋白也可以成為其他細胞抵抗病毒的「利器」，研究人員在植物其它細胞中表達WUS蛋白，可以保護植物免受病毒的感染。同時研究人員還檢查了多種病毒，並證實WUS蛋白均可以抑制這些病毒對植物細胞的感染，說明WUS蛋白介導的幹細胞病毒免疫具有廣譜性。

這項工作研究了植物分生組織存在的廣譜抗病毒免疫活性，第一次發現在病毒抗性和分生組織維持基因之間存在如此精確的分子連接。同行專家評論：「此研究解決了一個長期存在且備受關註的問題，是植物病理學和植物發育領域的一個開創性研究。」下一步，研究團隊計劃怎樣將其應用到育種中，基於蛋白質人工進化技術，篩選高抗病蛋白，並利用生物技術轉入多種作物中，以得到廣譜高抗病的作物新品種。