番茄是全球广泛栽培的重要蔬菜作物，产量和品质是决定其经济价值的关键因素。番茄褪绿病毒（Tomato chlorosis virus, ToCV）是一种严重危害番茄生产的病毒病害，可侵染包括番茄在内的多种寄主植物，导致叶片黄化、植株生长受阻和果实产量与品质显著下降，对全球番茄安全生产构成持续威胁。由于缺乏可直接侵染番茄的番茄褪绿病毒侵染性克隆，严重制约了抗病机制解析及番茄抗病资源筛选和育种进程。因此，构建高效、便捷的番茄褪绿病毒侵染体系，对推动番茄抗褪绿病毒育种、保障番茄产业提质增效具有重要的理论与实践意义。
近日，山东农业大学园艺与科学工程学院包志龙教授、马方放教授团队联合聊城大学农业与生物学院青年博士王歌，在Plant Physiology在线发表了题为Integrating the tomato chlorosis virus with the tobacco rattle virus facilitates the direct infection of tomato的研究论文。该研究成功构建了可直接侵染番茄褪绿病毒的接病体系，为抗番茄褪绿病毒番茄育种提供了全新技术支撑。
该研究成功构建了基于弱毒烟草脆裂病毒（Tobacco rattle virus, TRV）载体的番茄褪绿病毒侵染性克隆体系。将番茄褪绿病毒的全基因组（包括RNA1和RNA2）分别克隆并整合到载体pTRV2GW中，获得重组侵染性克隆。通过农杆菌介导的子叶注射法，将含有pTRV1、pTRV2GW-RNA1与pTRV2GW-RNA2的菌液混合接种番茄子叶，实现了番茄褪绿病毒对栽培番茄的高效直接侵染。经RT-PCR、Western blot及透射电镜超微结构分析证实，接种植株中可稳定检测到番茄褪绿病毒的ORF3和ORF10的表达、病毒蛋白积累以及典型的病毒颗粒聚集。接种植株后期表现出与自然侵染一致的典型褪绿、黄化等病害症状，表明该侵染体系可成功模拟番茄褪绿病毒的自然致病过程。同时，支持番茄抗病种质资源的高通量筛选与评价，能够有效区分易感品种与野生抗病材料，对推进番茄抗番茄褪绿病毒育种具有直接应用价值。
该研究借助弱毒TRV载体复制效率高、宿主范围广的优势，攻克了传统番茄褪绿病毒侵染性克隆不能直接侵染番茄的技术难题，建立起简便高效的病毒侵染体系。摆脱了对烟粉虱传毒和嫁接接种的依赖，操作更简便、周期更短，可为番茄褪绿病毒致病机理研究提供有效技术手段；同时本研究建立的弱毒病毒载体整合外源病毒基因组技术策略，也为其他缺乏侵染性克隆的病毒研究提供了参考思路。
聊城大学农业与生物学院青年博士王歌、山东农业大学园艺学院硕士卞玉梅、刘硕及博士生孙凤泽为论文共同第一作者，山东农业大学园艺学院包志龙教授、马方放教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目和山东省重点研发计划项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiag260
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