近日，中國農業科學院植物保護研究所作物有害生物功能基因組研究創新團隊與浙江大學及與德克薩斯A&M大學合作在國際知名期刊PLoS Pathogens上在線發表題為“βC1 protein encoded in geminivirus satellite concertedly targets MKK2 and MPK4 to counter host defense”的研究論文，該論文揭示了雙生病毒衛星DNAβ編碼的βC1蛋白通過協同靶向促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）途徑中的MKK2和MPK4蛋白逃脫MAPK介導的植物防御的機制。
雙生病毒是一類在世界范圍內廣泛發生并對作物產量造成嚴重損失的單鏈DNA病毒。衛星DNAβ是與雙生病毒相伴隨并能夠誘導病害癥狀的單鏈環狀DNA分子，其編碼的βC1蛋白能夠從多個方面干擾植物的生長與防御過程，在病毒誘導癥狀與介體傳播中起到重要作用。
MAPK是一類在真核生物中普遍存在的絲/蘇氨酸蛋白激酶，其所形成的的MAPK級聯途徑是真核生物中保守的信號傳導方式，可將外界刺激信號傳入細胞內，使細胞及時作出有效的應答反應，在調節植物的生長發育以及植物抵御細菌等病原物侵染過程中發揮重要作用。作物有害生物功能基因組研究創新團隊發現中國番茄黃曲葉病毒衛星DNAβ編碼的βC1蛋白能夠同時靶向植物MAPK途徑中的MKK2和MPK4來抑制MAPK途徑介導的抗病毒防御反應。該發現中國番茄黃曲葉病毒侵染植物后能激活植物的MAPK途徑。利用CRISPR/Cas9技術敲除植物內 MKK2 與 MPK4 后，突變體植株感染病毒后產生更嚴重的癥狀且病毒積累量更高，說明MKK2和MPK4參與了植物對雙生病毒的防御過程。有意思的是，為了逃脫植物MAPK途徑介導的防御反應，中國番茄黃曲葉病毒衛星編碼的βC1蛋白能夠靶標MAPK級聯途徑中MKK2蛋白的激酶功能域并能夠在體內抑制MKK2的激酶活性。同時，βC1蛋白也能夠直接與MKK2下游的MPK4蛋白互作并影響MPK4的激酶功能。在植物體內，βC1蛋白抑制細菌鞭毛蛋白的保守肽段flg22誘導的MAPK激活，并且抑制flg22調控的下游報告基因的轉錄；而在 mkk2 突變體植物中βC1不能夠影響flg22誘導的MAPK激活和下游報告基因的轉錄。該研究表明，雖然植物在病毒侵染植物后通過激活MAPK途徑來對抗病毒的侵染，但βC1蛋白能夠巧妙地通過靶標MKK2和MPK4來抑制MAPK介導的防御，從而有助于病毒侵染植物。該研究成果為防控雙生病毒提供了新的理論基礎。
該研究得到國家自然科學基金重大項目（31390422）和面上項目（31772126）等項目的資助。
