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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

2026-10-22 13:46:57

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。

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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