近日，中国农业科学院植物保护研究所作物病毒病害监测与防控创新团队在《细胞报道》（Cell Reports）杂志上在线发表了题为“ N6-methyladenosine modification of the mRNA for key gene in purine nucleotide metabolism regulates virus proliferation in insect vector”的研究论文。该研究解析了介体灰飞虱通过m6A修饰调控嘌呤代谢关键基因的表达而控制水稻条纹病毒（RSV）在灰飞虱中增殖和传播的分子机制。研究为理解媒介昆虫动态调控体内病毒载量而影响传毒的分子机制提供了新的见解。
灰飞虱是多种作物病毒传播的媒介，具有持久传毒、经卵传播等特点。病毒在媒介体内的增殖对其传播至关重要，但过度的病毒增殖会损害介体自身的生长发育。为了抑制病毒过度增殖，介体昆虫进化出一系列防御策略，包括激活免疫系统和抗病毒RNAi等方式。然而，昆虫介体是否通过调节代谢途径来限制病毒的积累尚缺少报道。
研究发现，嘌呤核苷酸代谢关键基因-肌苷单磷酸脱氢酶（ IMPDH ）的表达在感染RSV的灰飞虱中显著下调，导致核酸合成的关键原料GTP含量减少。通过RNAi沉默灰飞虱 IMPDH ，GTP含量与病毒积累量均显著减少，说明IMPDH通过控制GTP含量正调控病毒在介体昆虫中的积累。GTP注射试验进一步明确了灰飞虱IMPDH通过控制GTP含量正调控病毒积累。进一步研究表明，在感染RSV的灰飞虱体内，负责m6A修饰的关键基因 METTL3 的表达量显著上升，同时 IMPDH mRNA的m6A水平升高。通过一系列遗传和生化试验证明METTL3介导了 IMPDH mRNA的第134位和232位上的m6A修饰；阅读蛋白YTHDF3通过识别m6A修饰的 IMPDH 转录本促进其降解，从而下调 IMPDH 的表达；IMPDH的下调表达阻碍GTP的合成，最终限制了病毒的积累。传毒实验表明沉默 IMPDH 显著降低了灰飞虱对RSV的传播能力，暗示了IMPDH是阻断介体病毒传播的潜在基因靶点。这种介体昆虫通过m6A修饰控制嘌呤代谢关键基因的表达而调控病毒传播的独特机制深化了我们对媒介昆虫传播病毒机制以及病毒与媒介间竞争性相互作用的理解，为开发病毒防控策略提供了新的思路和方向。
中国农业科学院植物保护研究所硕士研究生朱孟杰为论文的第一作者，中国农业科学院植物保护研究所王锡锋研究员和靳怀冰研究员为论文的共同通讯作者，博士后吴楠，硕士生钟嘉怡、陈晨和刘文文副研究员及河南省农业科学院植保所任应党研究员参与了相关工作。本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1400300）和国家自然科学基金（32270173）的资助。
图1 介体灰飞虱通过m6A修饰调控 IMPDH 的表达来控制RSV的增殖和传播的工作模型
论文链接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)00149-9
