近日，山东省农业科学院植保所病毒病害监测与防控创新团队李向东研究员联合山东农大在Molecular Plant Pathology（中科院1区，IF=5.52）发表了题为“A natural substitution of a conserved amino acid in eIF4E confers resistance against multiple potyviruses”的研究论文，揭示了eIF4E中一个自然存在的氨基酸突变可以赋予植物对多种马铃薯Y病毒属病毒的抗性。
植物病毒需要依赖寄主因子的辅助才能成功侵染，编码此类寄主因子的基因称为易感基因。易感基因一些位点的突变可打破病毒与寄主的互作进而切断病毒在寄主中的的侵染过程。目前已经报道的隐性抗病基因多为翻译起始因子4E（eIF4E）家族易感基因。
本研究发现，富丰世纪龙、美月、巨龙等感病西瓜品种的eIF4E第71位氨基酸为D，而抗马铃薯Y病毒属病毒西瓜种质PI 244019的 eIF4E在该位点为氨基酸G。感病西瓜品种的eIF4E能与番木瓜环斑病毒西瓜株系（PRSV-W）、西葫芦黄花叶病毒（ZYMV）和西瓜花叶病毒（WMV）的病毒基因组连接蛋白（viral protein genome-linked，VPg）互作，而抗病西瓜种质PI 244019的 eIF4不能与这些病毒的VPg互作。在抗病西瓜种质PI 244019中过表达感病西瓜eIF4E（CleIF4E）可以打破PI 244019对PRSV和ZYMV的抗性，而过表达抗病西瓜eIF4E（CleIF4ED71G）则不能。因此，G71是决定西瓜种质PI 244019抗PRSV和ZYMV的关键氨基酸位点。
此外，作者还发现氨基酸残基D71在植物eIF4E中相对保守。烟草eIF4E中对应的氨基酸D55突变G可以打破烟草eIF4E与马铃薯Y病毒（PVY）VPg的互作，在烟草eIF4E缺失突变体VAM中过表达烟草eIF4E（NteIF4E）可以打破VAM对PVY的抗性，而过表达烟草eIF4E突变体NteIF4ED55G则不能。因此，烟草eIF4E的氨基酸D55突变G可以赋予烟草对PVY的抗性。
该研究为培育抗马铃薯Y病毒属病毒的作物品种提供了一个精准靶标。山东省农业科学院植物保护研究所李向东研究员和山东农业大学植物保护学院耿超副教授为共同通讯作者。（撰写：姜珊珊 核稿：路兴波）
论文链接：https://doi.org/10.1111/mpp.13418
日期：2024-01-25
