近日,西南大学柑桔研究所国家柑桔苗木脱毒中心研究团队,在Horticultural Plant Journal期刊(中科院1区)上,发表题为“Managing virus diseases in citrus: leveraging high-throughput sequencing for versatile applications”的综述论文。
柑橘是世界第一大水果,我国柑橘种植面积和产量均居世界首位,随着柑橘产业的迅猛发展,柑橘种植面积不断扩大,苗木果品贸易更加密切,加之品种调整、气候变化等因素,田间无病毒苗木再感染及新病毒产生流行的风险逐渐升高,严重威胁产业的健康发展。快速准确的检测鉴定技术是防控病毒病的重要保障,高通量测序技术革命性地降低了测序数据获得的成本,极大推动了病毒学、植物学及交叉学科研究,例如新病毒鉴定(图1A)、植物基因功能挖掘、病毒与植物互作等。因此,高通量测序技术已广泛应用于柑橘病毒病原学、流行学、病理学、进化、生态学和生物技术等方面的研究,为柑橘病毒病害的治理提供了必要基础及重要思路,本文就这些方面的研究进展进行了总结并提出了未来研究的重点与面临的问题。
文章指出:(1)高通量测序在病毒鉴定方面较传统技术具有强大的优势,应用该技术初步明确了柑橘凹胶病(Concave gum disease)、石果病(Impietratura)等数十年悬而未决疑难杂症的病毒病因,发现了超过19种柑橘新病毒(本团队鉴定了其中9种),为潜在病害的防控奠定了坚实基础。但仍可能有许多未知病毒由于与已知病毒不存在同源性而未被发现,某些特殊病毒的具体寄主还有待明确,这也是未来新病毒鉴定的主要难题;(2)高通量测序可作为监测已知柑橘病毒的准种突变、寄主及地理动态分布,进而评估致病风险、预警病害发生的重要工具(图1B);(3)高通量测序有利于从病理、进化、生态角度,系统解析病毒–寄主(植物和介体)–环境互作机制,发掘生物及非生物抗病因子(例如抗性基因或物质、拮抗微生物)的同时明确不利因素(例如病毒复合侵染),进而制定有效策略,动态调节病毒与植物间对抗与共生的平衡,实现对病害的有效控制;(4)高通量测序还可促进对病毒资源的挖掘及病毒工具的开发与利用,从而达到“以毒攻毒”的目的。总之,高通量测序是系统治理柑橘病毒病害的利器,其应用仍需进一步加强。
图1: (A) 病毒组分析流程; (B) 病毒流行病学调查
陈洪明助理研究员为该论文的第一作者, 博士后张松和曹孟籍研究员为该文的通信作者,博士生玄志友和本科生杨露参与了部分工作。该研究获得国家自然科学基金(32370005、32072389)、重庆市杰出青年科学基金(CSTB2022NSCQ-JQX0027)、西南大学创新研究2035先导计划(SWU-XDPY22002、 SWU-XDZD22002)、西南大学青年团队专项资金(SWU-XJLJ202310)、重庆英才·青年拔尖人才项目(cstc2022ycjh-bgzxm0143)以及重庆市大学生创新创业训练计划项目(S202310635160)的资助。