科学家发现了植物如何防止病毒传递给其后代的机制，这一突破可能导致作物更加健康。这个发现也可能有助于减少母亲与她们的孩子之间疾病的传播。
植物中的病毒可以通过种子的贸易轻易地从一个国家传播到另一个国家，这使得从母植物到其幼苗的疾病传播成为一个重要的全球关注问题。
“病毒可以在种子中潜伏多年，这使得这一问题对农业来说至关重要，”加州大学河滨分校微生物及植物病理学系的杰出教授丁修伟解释道。丁是新研究的主要作者，该研究发表在《细胞宿主与微生物》期刊上。
当一棵感染病毒的母植物产生种子时，通常只有约0%至5%的幼苗会被感染。一个多世纪以来，这一现象让科学家们感到困惑，使他们质疑这些植物是如何限制病毒传播给后代的。
加州大学河滨分校的研究团队旨在揭示阻碍病毒从父母传给后代的免疫机制，这一过程被称为垂直传播。他们成功识别出这一机制，并在新论文中进行了说明。
研究团队通过感染小型芥菜家族植物阿拉伯芥的数百个品种来进行测试，使用了黄瓜花叶病毒。尽管这个病毒的名称使人误解，但它威胁着超过1000种不同的植物物种，导致叶子泛黄、出现斑点图案和其他问题。研究人员随后研究了这些植物，以找出哪些基因对植物及其后代抵抗病毒的能力有所贡献。
发现了两个在种子发育早期阶段主要起作用的特定基因，这些基因在RNA干扰途径中发挥了关键作用。
在细胞过程中，储存在DNA中的遗传蓝图会转化为RNA，随后转化为蛋白质。有时，双链RNA会被分解成被称为小干扰RNA（siRNA）的小组分。这些siRNA片段的作用是抑制某些蛋白质的产生，其中一些与病毒入侵者相关。
“许多生物生成siRNA以控制和减少病毒感染，”丁指出。“我们认为这些植物可以防止种子感染，因为抗病毒RNA干扰途径在母植物的种子发育过程中是活跃的。”
为了测试他们的假设，研究人员通过消除与RNA干扰途径相关的两个重要基因创建了突变植物。这些特定基因负责形成称为dicer-like 2和dicer-like 4的酶。
“没有这些酶，植物无法产生siRNA来抵御病毒感染。而没有siRNA，抗病毒免疫途径将无法发挥作用，”丁提到。
突变植物的生长和种子产量与正常植物相似。然而，当这些植物感染了黄瓜花叶病毒时，表现出严重症状，生产的种子减少，令人震惊的是，病毒在种子中的传播率增加了十倍——多达40%的新幼苗被感染。
“我们对这一发现感到无比激动，”丁表示。“这是第一次有人观察到在去除免疫途径后，种子传播发生如此显著变化。”
研究人员随后试图理解，尽管非突变植物具有强大的免疫防御，少数种子仍然能够感染的原因。他们发现病毒产生了一种抑制母植物RNA干扰途径的蛋白质。
展望未来，研究团队计划探索进一步减少病毒传播率的方法，通过增强种子中识别出的免疫途径。
这一途径在各种生命形式中广泛保存，包括无脊椎动物、真菌和哺乳动物，这表明这一发现可能对防止动物和人类的疾病有重要意义。
研究人员正在考虑在未来的研究中针对人类病毒，如寨卡病毒。怀孕期间感染寨卡病毒可能导致严重的出生缺陷，如小头症和其他脑部疾病。他们希望他们的研究能帮助减少寨卡病毒从母亲传播给婴儿的可能性。
“我们知道寨卡病毒产生几种干扰RNA干扰途径的蛋白质，因此，针对这些蛋白质开发新药物可能可行，从而防止垂直传播。”
