综述:环境友好型大麦黄矮病毒感染的治理策略:挑战、对策与前景

【字体: 时间:2025年08月30日 来源:New Crops CS5.2

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  这篇综述系统探讨了大麦黄矮病毒(BYDV)及其蚜虫媒介的可持续防控策略,重点阐述了通过培育抗性品种(如携带Ryd2/Bdv2基因)、靶向病毒受体(P50/SaM35)和效应蛋白(如JA-MYC通路干扰因子)、结合RNAi/CRISPR-Cas9技术以及外源水杨酸(SA)缓释剂等综合手段,实现作物对病毒-媒介-植物三方互作的协同调控。

  

环境友好型BYDV防控:从分子机制到田间实践

培育抗性品种的机遇与挑战

作物通过长期进化形成了丰富的抗性基因资源。大麦中鉴定的Ryd2基因和小麦Bdv2基因(源自中间偃麦草Thinopyrum intermedium)已成功应用于商业化品种如Atlas68和Linkang11。然而,抗性表现受遗传背景和病毒分离株影响显著,且多数QTL定位的抗性基因(如QRps)呈现多染色体分布特征,导致传统育种难以稳定聚合抗性。值得注意的是,具有排趋性(antixenosis)抗性的品种能有效阻断蚜虫定居,比耐害性(tolerance)或抗生性(antibiosis)更利于控制病毒传播。

病毒-媒介-植物互作的分子靶点

病毒效应蛋白与植物免疫系统的博弈是防控关键。类似TYLCCNV的βC1蛋白通过干扰MYC2二聚化抑制JA通路,而蚜虫唾液效应蛋白Sm9723可同时抑制SA和JA防御。在媒介侧,蚜虫唾液腺受体P50与BYDV-GAV衣壳蛋白特异性结合,细胞色素P450家族成员CYP4G15则协助病毒穿膜运输。最新研究发现,核转运受体TaIMP-α1/α2的CRISPR突变体能阻断BYDV运动蛋白17K的核定位,使小麦获得持久抗性且无生长代价。

基因编辑与RNAi技术突破

基于病毒受体的宿主诱导基因沉默(HIGS)技术可降低65%的病毒获取率。而甲基水杨酸(MeSA)合成关键酶SAMT1的上调,通过激活NAC2转录因子形成"空气防御",既能驱避蚜虫又可招募天敌。但病毒编码的解旋酶(如CMV-1a)会通过26S蛋白酶体降解NAC2,提示该通路是理想的RNAi靶点。壳聚糖纳米载体包裹的dsRNA可实现15天缓释,显著延长田间防控窗口期。

化学生态调控新策略

SA与茉莉酸甲酯(MeJA)的拮抗作用需精准调控:7.5mM MeJA处理虽增加番茄腺毛密度,但小麦中会诱导色胺代谢补偿防御缺陷。优化后的SA-壳聚糖缓释剂(100mg/L)通过维持SA/JA平衡,使玉米螟死亡率提升40%。生态调控方面,麦田布设含(E)-β-法尼烯(报警信息素)的藻酸盐缓释珠,配合大豆间作模式,可使蚜虫寄生率提高2倍。

未来展望

整合多抗基因聚合(如Bdv2+QRps)、效应蛋白靶向编辑(MYC2稳定突变)和智能化缓释剂(pH响应型SA微球),构建"作物免疫强化-媒介行为干扰-天敌协同控害"的三维防控体系,将是实现BYDV绿色治理的重要方向。尤其需关注媒介共生菌(如含GroEL蛋白的Buchnera)在病毒传播中的协同作用,这可能成为新的防控突破口。

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