J Virol. | 云南省農(nóng)科院張仲凱團(tuán)隊(duì)揭示番茄斑萎病毒在辣椒中通過花粉和胚珠兩條途徑實(shí)現(xiàn)垂直傳播的新機(jī)制

番茄斑萎病毒（ Tomato spotted wilt virus，TSWV ）是全球危害最嚴(yán)重的植物病毒之一，可侵染番茄、辣椒、煙草等超過1000種植物，每年造成巨大的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。盡管已有研究報(bào)道TSWV可通過種子傳播，但病毒究竟如何進(jìn)入種子、從親代傳遞至子代的具體路徑長期不明。

2026年6月12日，云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所張仲凱團(tuán)隊(duì)在Journal of Virology（IF 4.1） 上發(fā)表了題為 “ Orthotospovirus tomatomaculae (Tomato spotted wilt virus [TSWV]) infects ovules and pollen to achieve vertical transmission in Capsicum annuum ” 的研究論文。該研究首次系統(tǒng)闡明了TSWV在辣椒 （ Capsicum annuum ） 中通過 花粉 和 胚珠 兩條獨(dú)立途徑實(shí)現(xiàn)垂直傳播的機(jī)制，為辣椒種子帶毒防控提供了直接的分子與解剖學(xué)證據(jù)。

研究背景

TSWV是正番茄斑萎病毒屬（Orthotospovirus）的代表種，病毒粒體呈球形包膜結(jié)構(gòu)，直徑65–135 nm，基因組為三分體負(fù)鏈/雙義RNA。在自然條件下，TSWV主要通過西花薊馬（Frankliniella occidentalis）以持久增殖方式傳播，同時(shí)種子帶毒也是其遠(yuǎn)距離擴(kuò)散和田間初侵染源形成的重要途徑。

此前，關(guān)于TSWV種子傳播的研究一直存在爭議。在辣椒中，前人僅在胚乳中檢測(cè)到病毒而未能發(fā)現(xiàn)胚感染；在番茄中，不同研究甚至得出了相互矛盾的結(jié)論。更關(guān)鍵的是，病毒究竟是通過花粉進(jìn)入種子，還是通過母體組織/胚珠感染，抑或兩者兼有——這一核心科學(xué)問題始終懸而未決。

核心技術(shù)手段

為解析這一機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用了三項(xiàng)核心技術(shù)：

1.透射電子顯微鏡（TEM）：在超微結(jié)構(gòu)水平直接觀察病毒粒體在生殖器官中的分布；

2.免疫熒光組織化學(xué)（IHC）：精確定位TSWV核衣殼（N）蛋白在組織中的積累位點(diǎn)；

3.基于質(zhì)粒標(biāo)準(zhǔn)曲線的絕對(duì)定量RT-qPCR：精準(zhǔn)量化各生殖器官中的病毒載量。

此外，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了控制異花授粉實(shí)驗(yàn)，分別量化花粉介導(dǎo)和胚珠介導(dǎo)的傳播效率

主要發(fā)現(xiàn)

1. TSWV系統(tǒng)性感染辣椒生殖器官

TEM觀察顯示，在感染植株的花藥、花粉粒、子房、胚珠和花柱中均檢測(cè)到直徑80–100 nm的TSWV特征性包膜球形粒體。病毒粒體主要定位于花藥的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、花粉粒的內(nèi)壁與原生質(zhì)體界面、胚珠的珠被細(xì)胞以及子房中的高密度粒體聚集區(qū)，提示活躍的病毒復(fù)制與組裝。

2. N蛋白在生殖器官中大量積累

免疫熒光組織化學(xué)進(jìn)一步證實(shí)，TSWV-N蛋白在花藥、花柱、子房和胚珠中均呈現(xiàn)強(qiáng)烈熒光信號(hào)，其中花藥隔、維管束和胚珠珠被的信號(hào)最強(qiáng)。胚珠珠被中的強(qiáng)烈積累，提示胚珠可能作為種子傳播的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

3. 病毒載量定量：花藥和子房是病毒“重災(zāi)區(qū)”

絕對(duì)定量RT-qPCR顯示，花藥、子房和花柱中的TSWV N基因拷貝數(shù)較對(duì)照高出10?倍以上，花粉粒中接近10?倍。這一結(jié)果與TEM和免疫熒光的空間分布相互印證，說明花藥和子房是病毒在生殖器官中積累的主要位點(diǎn)。

4. 兩條獨(dú)立垂直傳播途徑被證實(shí)

控制異花授粉實(shí)驗(yàn)是揭示傳播機(jī)制的核心。四組處理的結(jié)果如下：

處理方式

種子帶毒率

子代幼苗感染率

感染植株自花授粉

96%

90%

健康母本 × 感染花粉（花粉介導(dǎo)）

40%

20%

感染母本 × 健康花粉（胚珠介導(dǎo)）

30%

30%

健康植株自花授粉（對(duì)照）

0%

0%

這些數(shù)據(jù)確證：TSWV既可通過花粉（配子體途徑）實(shí)現(xiàn)垂直傳播，也可通過胚珠/母體組織（孢子體途徑）實(shí)現(xiàn)垂直傳播。

5. 花粉與胚珠途徑的差異化特征

有趣的是，花粉介導(dǎo)途徑雖然種子帶毒率更高（40%），但子代幼苗實(shí)際感染率僅為20%；而胚珠介導(dǎo)途徑種子帶毒率30%，子代感染率同樣為30%，傳播效率更為穩(wěn)定。研究團(tuán)隊(duì)分析，這可能是因?yàn)榛ǚ蹅鬟f了較高的初始病毒載量，而母本途徑提供了更持久、更穩(wěn)定遺傳的接種體。

此外，所有F1代子代雖系統(tǒng)感染但均不表現(xiàn)癥狀，提示病毒可被植物免疫掩蓋形成隱癥帶毒。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)依賴表型觀察的種子質(zhì)檢程序構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

研究意義與應(yīng)用價(jià)值

該研究首次為TSWV在辣椒中通過花粉和胚珠兩條途徑實(shí)現(xiàn)種子傳播提供了直接證據(jù)，具有以下重要應(yīng)用價(jià)值：制種田中清除感染父本植株，可有效阻斷花粉介導(dǎo)的傳播；篩選并使用無病毒的母本材料，可顯著降低胚珠介導(dǎo)的傳播風(fēng)險(xiǎn)；種子帶毒子代無癥狀的特性，提示種子健康檢測(cè)中必須納入對(duì)花粉等生殖組織的分子檢測(cè)，而非僅依賴表型觀察。將花粉傳播和胚珠傳播兩條途徑納入流行病學(xué)模型和抗病育種計(jì)劃，對(duì)于控制辣椒及其他茄科作物中TSWV的種子傳播損失至關(guān)重要。

云南省農(nóng)科院鄭寬瑜研究員和張仲凱研究員為論文共同通訊作者，碩士研究生張帆為第一作者。該研究得到了云南省種子種業(yè)實(shí)驗(yàn)室分子智能設(shè)計(jì)育種項(xiàng)目及云南省重大專項(xiàng)的支持。