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中国农业科学|河南农业大学植物保护学院揭示光合作用系统Ⅱ相关蛋白NbPsbQ1通过促进光合效率抑制病毒侵染

  • 2026-10-12 02:09:53
中国农业科学|河南农业大学植物保护学院揭示光合作用系统Ⅱ相关蛋白NbPsbQ1通过促进光合效率抑制病毒侵染

黄瓜绿斑驳花叶病毒（cucumber green mottle mosaic virus，CGMMV）是一种危害葫芦科作物（黄瓜、西瓜、甜瓜等）的重要检疫性病毒，属于烟草花叶病毒属（Tobamovirus），其传播迅速、致病性强，可导致作物减产甚至绝收。因此，研究病毒-宿主互作机制，筛选参与调控病毒侵染的寄主因子，对防控病毒病害具有重要意义。

近期，河南农业大学植物保护学院完成的题为“光合作用系统Ⅱ相关蛋白NbPsbQ1通过促进光合效率抑制病毒侵染”的研究在《中国农业科学》2026年第59卷1期正式发表。

通过构建NbPsbQ1及CGMMV CP的荧光表达载体，转化GV3101农杆菌后浸润本氏烟叶片，激光共聚焦显微镜观察其亚细胞定位；利用qRT-PCR技术分析NbPsbQ1在CGMMV侵染不同时期和CP过表达后的转录水平；利用双分子荧光互补、免疫共沉淀和酵母双杂交试验分别验证NbPsbQ1与CP在体内及体外的互作；通过TRV沉默技术分析NbPsbQ1在CGMMV侵染过程中的作用；瞬时过表达NbPsbQ1进一步验证NbPsbQ1对CGMMV蛋白水平及转录水平的影响；测定NbPsbQ1沉默以及CGMMV侵染不同时间植株的光合效率指标，从而分析NbPsbQ1以及CGMMV对植株光合作用的影响。

亚细胞定位结果显示NbPsbQ1定位于叶绿体，而CP定位于细胞质和细胞核；在CGMMV侵染以及CP过表达后，与对照相比，NbPsbQ1的转录水平均明显下调；双分子荧光互补和免疫共沉淀试验结果均证明NbPsbQ1与CP在体内互作，且两者互作使NbPsbQ1的定位从叶绿体迁移至细胞质，但酵母双杂交试验证明两者在植物体外不互作；
NbPsbQ1（A）与CGMMV CP（B）的亚细胞定位

CGMMV侵染及CP过表达对NbPsbQ1转录水平的影响

NbPsbQ1与CP的互作验证
在沉默植株上接种CGMMV，4 d后观察到处理组和对照组均有部分植株系统叶开始出现斑驳、卷曲症状，而TRV:NbPsbQ1组的发病植株数量始终多于对照组；同时检测mRNA水平和蛋白水平表达结果也表明NbPsbQ1的沉默有效促进了CGMMV的积累；NbPsbQ1瞬时过表达抑制CGMMV CP积累进一步证实NbPsbQ1抑制CGMMV侵染；测定NbPsbQ1沉默植株的光合效率指标，发现与对照组相比，NbPsbQ1沉默后显著降低植株叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），胞间CO2浓度（Ci）明显升高，表明NbPsbQ1参与植株光合作用；同时，发现在CGMMV侵染9 d时，Gs、Tr明显下降而Ci升高。
NbPsbQ1沉默对CGMMV侵染的影响

NbPsbQ1瞬时过表达对CGMMV病毒积累量的影响

综上，CGMMV CP与NbPsbQ1在体内互作，并改变其叶绿体定位；随着CGMMV不断侵染，光合作用系统II相关基因NbPsbQ1表达水平下调，光合效率受到抑制，从而促进病毒后期的积累。

河南农业大学植物保护学院杨雪副教授为该文通信作者，付涵为该文第一作者。

该研究由河南省高校科技创新团队（25IRTSTHN031）、中原青年拔尖人才项目（30603407）资助。

全文链接：
《光合作用系统Ⅱ相关蛋白NbPsbQ1通过促进光合效率抑制病毒侵染》

付涵, 于杨, 艾妞, 张思晴, 于连伟, 孙书豪, 赵金章, 韩晓玉, 施艳, 杨雪. 光合作用系统Ⅱ相关蛋白NbPsbQ1通过促进光合效率抑制病毒侵染[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 90-100.

FU Han, YU Yang, AI Niu, ZHANG SiQing, YU LianWei, SUN ShuHao, ZHAO JinZhang, HAN XiaoYu, SHI Yan, YANG Xue. The Photosystem II Protein NbPsbQ1 Inhibits Viral Infection by Promoting Photosynthetic Efficiency[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(1): 90-100.

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《中国农业科学》是中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会共同主办的以农业为核心的多学科综合性学术期刊。是中文核心、科技核心、CSCD Q1区期刊，是科协支持的卓越期刊。在多家第三方评价系统中，评价总分多年保持在农业综合类期刊中的首位。现为半月刊，设有“作物遗传育种•种质资源•分子遗传学；耕作栽培•生理生化•农业信息技术；植物保护；土壤肥料•节水灌溉•农业生态环境；园艺；食品科学与工程；畜牧•兽医”等栏目。

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