叶蝉载体唾液过氧化氢酶清除植物宿主体内的 H2O2 有利于病毒传播。

IF 8.3 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES New Phytologist Pub Date : 2024-07-29 DOI:10.1111/nph.19988

Hongxiang Zhang, Yunhua Chi, Siyu Chen, Xinwei Lv, Dongsheng Jia, Qian Chen, Taiyun Wei

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摘要

过氧化氢酶（CAT）是植物和昆虫体内主要的活性氧（ROS）清除酶。然而，昆虫唾液中的过氧化氢酶（CAT）是否以及如何抑制 ROS 介导的植物防御，从而促进病毒通过昆虫载体的初次传播，至今仍是个谜。在此，我们研究了叶蝉Recilia dorsalis过氧化氢酶（RdCAT）如何从昆虫唾液腺分泌到水稻韧皮部，以及它如何被水稻伴侣蛋白NO CATALASE ACTIVITY1（OsNCA1）感知，从而在昆虫向植物传播病毒的过程中清除过量的H2O2。我们发现，在叶蝉取食水稻植株时，OsNCA1 与 RdCAT 的相互作用激活了其分解 H2O2 的酶活性。然而，最初的昆虫取食并没有明显改变水稻 CATs 的转录本。在转基因品系中敲除 OsNCA1 会降低叶蝉取食激活的 CAT 活性，并导致更高的 H2O2 积累。一种毁灭性的水稻再病毒激活了 RdCAT 的表达，并促进病毒和 RdCAT 共同分泌到叶蝉的唾液腔，最终进入韧皮部。病毒介导的 RdCAT 分泌增加抑制了过量的 H2O2，从而促进了寄主对昆虫载体的吸引力和病毒的初始传播。我们的研究结果让我们深入了解了昆虫唾液中的 CAT 是如何分泌并被植物伴侣素感知，从而抑制昆虫取食过程中的早期 H2O2 爆发，进而促进病毒传播的。

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